3-2-2-2 Changer le TiO2 En SnO2 Les colorants de M.
Toupance :
M. Toupance est enseignant à l?Université
Bordeaux 1 et chercheur au LCOO bordeaux. Son équipe travaille sur le
développement de plusieurs colorants susceptibles d?être
utilisés dans des capteurs solaires à colorant [34]. Le
problème principal étant le contact entre le colorant et le
semi-conducteur, leur idée a été de changer le
semi-conducteur habituellement utilisé, le TiO2, en SnO2. Leurs
recherches actuelles s?effectuent alors sur des colorants pouvant se greffer
facilement sur le SnO2. La figure 3.5 indique les colorants de
Toupance.
Figure 3.5 : Chromophore, les colorants de Toupance.
Les premières expériences présentent des
rendements énergétiques très faibles (de
l?ordre du
millième), les difficultés proviennent de la compréhension
de la fixation
entre le colorant et le SnO2, comme illustrée dans la
figue 6. Mr Foerster [35], qui s?intéresse fortement à l?aspect
théorique des cellules de Graetzel a proposé de développer
un code informatique qui permettrait de calculer dans un premier temps les
spectres d?absorption des colorants de M. Toupance. Il essaiera de calculer les
photocourants dans une situation bien contrôlée en isolant une
molécule entre deux électrodes. Sa modélisation donnera
accès à la position des états excités de la
molécule par rapport aux bandes de conduction du semi-conducteur, ce qui
joue un rôle primordial dans le rendement du dispositif.
Figure 3.6 : N3dye, Colorant de Graetzel affiché
par ADF. 3-2-2-3 0 pOXgMXIW1afr61KWe P Xr-écorce :
De manière à associer les avantages de
différents oxydes en termes d?efficacité et de stabilité
des cellules, des mélanges d?oxydes ont été
étudiés, en particulier en mettant en coeur des méthodes
de préparation de particules de type coeur-écorce. Cette
configuration est à base de particules d?un oxyde Mox recouvertes d?une
fine couche d?un oxyde Moy, système noté par Mox/Moy.
Cette configuration a été largement
étudiée et de nombreuses interprétations ont
été
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évoquées pour expliquer les améliorations
constatées.
Dans le cas du SnO2, différents oxydes écorce
ont été testés (TiO2, ZrO2, MgO, Al2O3, Y2O3,
ZnO). Les particules de SnO2 recouvertes d?oxyde de zinc (ZnO) conduisent aux
meilleurs rendements d?après les études effectuées
indépendamment par différents groupes. Ainsi, des rendements
atteignant 5 à 8% ont été décrits pour des couches
nanoporeuses de SnO2 /ZnO sensibilisées par des complexes de
coordination de ruthénium [36-41]. L?origine de cette
amélioration, désormais admise après de nombreux
débats, est la suivante. Le ZnO ayant une BC de plus haute
énergie que celle de SnO2, la sur-couche de ZnO forme une
barrière énergétique empêchant les électrons
injectés dans la BC de SnO2 de se recombiner avec le médiateur
oxydé [36]. La Figure 7 illustre le principe de la disposition
coeur-écorce. La BC du ZnO se trouvant en dessous de l?état
excité du colorant, S*, l?électron peut donc, soit traverser la
couche de ZnO par effet tunnel ou bien passer par la BC de ZnO.
Figure 3.7 : Niveaux d?énergie dans une particule
coeur-écorce de SnO2 /ZnO Photosensibilisée.
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