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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Autres matériaux des cellules
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4. Différentes architectures de cellules
4.1 Cellules avec MTT et MTE
Pour obtenir des cellules à pérovskite hybride de rendement de photoconversion élevé, il est important que les conditions suivantes soient remplies :
-
la couche transparente conductrice (§ 5.1), déposée sur verre ou sur substrat plastique, doit être parfaitement recouverte par une fine couche de MTE appelée « couche bloquante ». Cette couche peut faire de quelques dizaines à quelques centaines de nm d'épaisseur, selon la conductivité du matériau employé ;
-
la couche de pérovskite doit être suffisamment épaisse pour absorber un maximum de la lumière solaire ;
-
l'épaisseur de la couche de pérovskite présente une valeur optimale qui permet une bonne collecte des charges aux contacts sélectifs ;
-
il faut éviter que la couche de MTT ou le contact arrière de la cellule entre en contact avec la couche MTE.
-
Différentes architectures de cellules ont été décrites dans la littérature que nous allons passer en revue.
La figure 15 a montre une cellule de géométrie planaire. Pour ce type de cellule, la pérovskite est déposée, en général, sur une sous-couche d'oxyde de type n plane et couvant parfaitement l'électrode transparente conductrice (ET). Comme nous l'avons vu dans le paragraphe 3.4, ce type...
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Différentes architectures de cellules
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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