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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