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Etude des paramètres influençant les performances des cellules solaires sensibilisées par colorant

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par Hichem et Moussaab MAMMAR et BELARBI
Université Abou-Bekr Belkaid Tlemcen  - Licence 2011
  

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2-6 Optimisation des cellules solaires sensibilisées par colorant :

Afin d'avoir un rendement de conversion énergétique élevé au sein d'une cellule
Graetzel, il faut bien comprendre que les propriétés des matériaux constituant la
cellule influent d'une manière considérable sur les performances de cette dernière.

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Dans cette section, on va discuter les propriétés de 3 composants essentielles d'une cellule sensibilisé par colorant.

2-6-1 L'électrode nanostructurée TiO2 :

L'éfficacité d'une cellule solaire sensibilisée par colorant dépend de manière significative des propriétés de l'électrode nanostructurée TiO2 par exemple :

*La surface intérieure du film détermine l'absorption du colorant.

*La distribution granulométrique détermine les propriétés optiques de la cellule.

*La percolation des électrons dépend de l'interconnexion des particules de TiO2 .

*etc~~~

Donc, ces effets sont liés et constituent une majeur partie de l'optimisation des performances d'une cellule solaire sensibilisé par colorant.

2-6-2 Colorant sensibilisant :

Pour atteindre un rendement de conversion élevé de lumière en énergie électrique dans les cellules solaires à colorant, les propriétés des molécules de ce dernier sont essentielles. Ces propriétés peuvent être résumées ainsi :

*Absorption :

Le colorant doit absorber la lumière à longueurs d'onde allant jusqu'à environ 920 nanomètres, c'est à dire que l'énergie de l'état excité de la molécule doit être d'environ 1, 35eV au-dessus de l'état électronique fondamental correspondant à la largeur de la bande idéale d'une cellule solaire simple.

*Energie :

Afin de minimiser les pertes d'énergie et de maximiser le photovoltage, l'état de la molécule absorbante du colorant ne devrait être que légèrement au-dessus du bord de la bande de conduction du TiO2. Pour la même raison, l'état le plus bas de la molécule ne devrait être que légèrement au-dessous du potentiel rédox de l'électrolyte.

*Stabilité :

La molécule de colorant absorbant devrait être assez stable dans son environnement

de travail (à l'interface semi-conducteur/électrolyte) pour soutenir près de 20 ans de fonctionnement à l'éxposition de la lumière naturelle.

*Propriétés interfaciales :

On doit avoir une bonne absorption à la surface des semi-conducteurs.

*Propriétés pratiques :

Par exemple, une grande solubilité dans le solvant utilisé pour l?absorption du colorant.

Ces conditions peuvent être considérées comme préalables pour un bon colorant sensibilisant.

Cependant les facteurs, qui font que le travail de sensibilisation du colorant soit efficace et qui donnent dans la pratique des performances élevés de cellules solaires sensibilisés par colorant, sont plus compliquées avec des détails qui ne sont même pas entièrement compris à l'heure actuelle.

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