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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