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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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3-2-2-4 Cellules à colorants basées sur un semi-conducteur de « type p » :

L'utilisation d'un semi-conducteur de « type p » pour fabriquer des cellules hybrides à colorant n'avait quasiment pas été explorée. Le principe de fonctionnement de ces cellules repose sur un mécanisme inverse de celui des cellules de Graetzel puisque le colorant photo-excité injecte des lacunes électroniques dans la bande de valence (BV)

du SC (principalement NiO, type p) alors que dans les cellules de Graetzel, le sensibilisateur injecte des électrons dans la bande de conduction du SC (TiO2 de type n). Les premiers travaux de l?équipe du centre de recherche de l?université de Nantes dirigée par le doctorant Loïc Le Pleux [41,42] a permis de valider pour la première fois le principe photophysique de fonctionnement de ce nouveau dispositif photoélectrochimique à l'aide d'un colorant pérylènemonoimide.

Actuellement les recherches sont orientées vers de nouvelles directions :

- La mise au point de colorants adaptés à ce type de semi-conducteur. - L'étude de nouveaux médiateurs rédox.

- L'étude de nouveaux SCs de « type p » (autres que NiO).

A titre d'exemple, des colorants de type « dyades », c'est-à-dire capables de réaliser une séparation de charge photo-induite, ont été développés au sein de l'équipe (Figure 3.8). Les performances photovoltaïques des cellules de type p montées avec ce type de sensibilisateur ont été spectaculairement améliorées, révélant l'importance de bien contrôler les cinétiques des transferts électroniques se produisant aux différentes interfaces.

Figure 3.8: Fonctionnement de la dyade et du colorant parent greffés sur NiO.

Flèches en trait continu : transfert aller, flèches en trait pointillé : transfert retour.

Lors de ce programme, l?équipe a développé une méthode simple et reproductible pour fabriquer des électrodes poreuses (surface spécifique : 60 m2/g, taille de pore moyen 10 Å) selon une nouvelle voie de synthèse de NiO (Figure 3.9).

60

Figure 3.9: Photographies par microscopie électronique d'un film de NiO utilisé pour fabriquer les cellules photovoltaïques.

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