Bibliographie & annexes
Présentation
En anglais
RÉSUMÉ
Transformer l'énergie solaire en électricité en utilisant des matériaux et des procédés à bas coût reste un défi. Les cellules solaires à pérovskites hybrides (PH), apparues très récemment, sont basées sur des matériaux aux propriétés opto-électroniques et structurales remarquables. Cet article montre comment les PH sont utilisées dans les cellules solaires et leurs différentes voies de préparation sont décrites. Les différentes architectures et structures de cellules sont expliquées. Enfin, les autres matériaux utilisés dans les cellules sont présentés et l'importance de leurs propriétés optiques et électroniques pour le bon fonctionnement des dispositifs est expliquée.
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Converting solar energy into electricity using low-cost materials and processes remains challenging. The very recently emerging hybrid perovskite solar cells are based on materials with remarkable opto-electronic and structural properties. This article shows how these compounds are integrated in photovoltaic cells, and the various techniques used for their preparation are described. The various cell architectures reported in the literature are described. The other materials used in the devices are presented, and the importance of their optical and electronic properties for the efficient functioning of the devices is explained.
Auteur(s)
-
Thierry PAUPORTÉ : Directeur de recherche CNRS - Institut de recherche de Chimie-Paris, Chimie-Paristech, Paris, France
INTRODUCTION
Domaine : Cellules solaires photovoltaïques
Degré de diffusion de la technologie : Émergence | Croissance | Maturité
Technologies impliquées : Photovoltaïque, couches minces
Domaines d'application : Énergie, électricité
Principaux acteurs français :
-
École nationale supérieure de chimie de Paris (Chimie-Paristech), Institut de recherche de Chimie-Paris (UMR 8247) https://www.chimie-paristech.fr/fr/la_ recherche/ircp/
-
Institut national des sciences appliquées de Rennes, laboratoire FOTON http://www.insa-rennes.fr/foton.html
-
université d'Angers, laboratoire MOLTECH-Anjou (UMR 6200) http://moltech-anjou.univ-angers.fr/
-
Institut de recherche XLIM, Limoges http://www.xlim.fr/
-
Institut nanoscience et cryogénie, CEA, structure et propriétés d'architectures moléculaires http://inac.cea.fr/spram/Phocea/Vie_des_labos/Ast/ast_service. php?id_unit=10
Autres acteurs dans le monde :
-
École polytechnique fédérale de Lausanne (Suisse), Laboratory of Photonics and Interfaces (LPI) http://lpi.epfl.ch/
-
université d'Oxford (Grande-Bretagne), département de physique https://www2.physics.ox.ac.uk/research/photovoltaic-and-optoelectronic-device-group
-
Korea Research Institute of Chemical Technology (KRICT), Division of Advanced Materials http://english.krict.re.kr/eng/
-
Oxford PV https://www.oxfordpv.com/
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Glossaire
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6. Conclusion
Nous avons vu que les pérovskites hybrides possèdent des propriétés optiques et électroniques remarquables. Ces matériaux sont d'une grande modularité et la largeur de leur bande interdite peut être ajustée en jouant sur leur composition. Les charges photogénérées dans ces matériaux sont très mobiles. Elles peuvent être collectées par injection dans des phases adjacentes qui constituent des contacts sélectifs. Ces dernières doivent posséder des niveaux énergétiques adaptés, permettant la séparation de charges et limitant les phénomènes parasites de recombinaison. La grande mobilité des charges permet aussi l'utilisation de couches relativement épaisses, de quelques centaines de nanomètres, qui présentent une bonne absorption de la lumière solaire.
D'un point de vue de la chimie, nous avons vu que ces composés sont relativement faciles à préparer sous une forme bien cristallisée à basse température. Des couches de grande qualité peuvent être synthétisées à partir de solutions de précurseur et différentes stratégies ont été décrites pour l'optimisation des propriétés de la couche finale. De plus, différentes architectures de cellules ont été décrites, impliquant une grande variété de matériaux organiques et inorganiques.
Le rendement de conversion record a atteint en quelques années plus de 20 % . Celui-ci pourrait se rapprocher à l'avenir du record de plus de 25 % actuellement détenu pour une jonction simple de silicium monocristallin .
Les...
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BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - MOLLER (C.K.) - Crystal structure and photoconductivity of caesium plumbohalides. - Nature, 182(4647), p. 1436-1436 (1958).
-
(2) - WEBER (D.) - CH3NH3PbX3 , a Pb(II)-system with cubic perovskite structure. - Z. Naturforschung B, 33(12), p. 1443-1445 (1978).
-
(3) - WELLER (M.T.), WEBER (O.J.), HANRY (P.F.), DI PUMPO (A.M.), HANSEN (T.C.) - Complete structure and cation orientation in perovskite photovoltaic methylammonium lead iodide between 100 and 352 K. - Chem. Commun., 51, p. 4180-4183 (2015).
-
(4) - NOH (J.H.), IM (S.H.), HEO (J.H.), MANDAL (T.N.), SEOK (S.I.) - Chemical management for colorful, efficient, and stable inorganic-organic hybrid nanostructured solar cells. - Nano Lett., 13, p. 1764-1769 (2013).
-
(5) - WONG (A.B.), LAI (M.), EATON (S.W.), YU (Y.), LIN (E.), DOU (L.), FU (A.), YANG (P.) - Growth and anion exchange conversion of CH3NH3PbX3 nanorod arrays for light emitting diodes. - Nano Lett., 15, p. 5519-5524 (2015).
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