Chapitre III
Optimisation des cellules
solaires sensibilisées par
colorant
3-1 Introduction :
Ce chapitre est divisé en deux grandes parties. La
première est consacrée à la présentation des
nouvelles technologies et améliorations aux niveaux des colorants, les
oxydes conducteurs et le support. La dernière partie est
consacrée aux différentes perspectives.
3-2 Développement récents :
3-2- 1Amélioration sur les colorants :
3-2-1-1 Ajout d'un deuxiqme colorant:
De nouvelles cellules photovoltaïques de Graetzel ont
été mises au point par des chercheurs de l?Ecole Polytechnique
Fédérale de Lausanne (EPFL) et de l?Université de Sandford
[23]. Pour une plus grande efficacité, elles ne contiennent plus un
colorant unique, mais deux et réagissent ainsi à une plus large
gamme de couleurs.
En effet, les cellules à colorant présentent
deux avantages majeurs. D?une part, elles peuvent fonctionner sous une
lumière de faible intensité, et, d?autre part, elles sont peu
onéreuses à produire. Puisque les matériaux
employés sont peu coûteux et leur procédé de
fabrication simple. Cependant, leur rendement reste assez faible, de l?ordre de
11% alors que celui des cellules au silicium est autour de 15%.
Pour les améliorer, les équipes ont donc
ajouté d?autres colorants, des pérylènes, à ceux
employés traditionnellement, les phtalocyanines. Alors que la
sensibilité des phtalocyanines se restreint à la couleur rouge,
les pérylènes étendent la gamme à d?autres
couleurs, comme le bleu et le vert. Les pérylènes seuls ne
génèrent pas directement de charges électriques, mais ils
transmettent leur énergie aux phtalocyanines qui, elles, induisent un
courant. Cette technique, inspirée de la photosynthèse, augmente
le rendement à plus de 25%.
3-2- 1-2 Les super-sensibiisateurs :
L?utilisation d?un « super-sensibilisateur » en
périphérie du complexe, permettant de délocaliser la
lacune électronique se trouvant sur le ruthénium après
excitation, a également été envisagée pour limiter
les phénomènes de recombinaison. [24] L?approche repose sur un
transfert d?électrons intramoléculaire entre un ligand
substitué par un groupement donneur et le noyau métallique
(ruthénium). Tout d?abord, un groupement phénothiazine a
été utilisé comme super sensibilisateur (Figure 3.1-A)
[25] Lors de l?excitation, le ruthénium cède un électron
(RuIIRuIII).Puis un transfert intramoléculaire
rapide d?électrons du groupe phénothiazine vers le
ruthénium se produit, le trou créé par l?injection migrant
du métal vers le ligand. Les vitesses de recombinaison sont alors
diminuées d?un facteur 3, mais la faible stabilité de ce
système n?a pas permis son développement.
Figure 3.1 : Systèmes utilisant un
super-sensibilisateur.
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Dans la (Figure 3.1-B), RuN845), [26] le groupe N,
N-(di-panisylamino) phénoxyméthyle (DAP) a
été employé. Il permet une séparation physique plus
importante entre la surface de l?oxyde et le chromophore oxydé (issus du
processus d?injection). Comme dans le cas précédent, il y a un
transfert électronique du groupe DAP vers le métal, le trou
étant localisé sur le DAP et ainsi éloigné de la
surface.
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