La récolte de l'énergie à l'aide de photovoltaïques hybrides
Les cellules solaires à hétérojonction se composent d'un donneur d'électron organique et d'un semi-conducteur à oxyde inorganique et ont suscité un intérêt important cette dernière décennie. Dans de telles cellules, les polymères conjugués absorbent les photons et les matériaux inorganiques servent d'accepteur et de transporteur d'électrons dans la structure. Une approche efficace pour établir les hétérojonctions hybrides est d'infiltrer le polymère organique dans un réseau de nanotubes d'oxyde (NTA, pour nanotube array). L'infiltration efficace à partir d'une solution polymère avec un poids hautement moléculaire dans l'hôte NTA peut être compliquée. Dans le projet HYBRIDSOLAR2010 («Development of inorganic / organic hybrid heterojunction solar cells»), financé par l'UE, des scientifiques ont exploité l'électro-activité intrinsèque d'une molécule précurseur monomère afin d'infiltrer de façon électro-chimique le polymère dans le NTA in situ. Afin de présenter la faisabilité de cette approche, les scientifiques ont utilisé le polymère PEDOT et le NTA à dioxyde de titane (TiO2). Une sélection attentive des paramètres synthétiques a permis l'affinage de la composition et de la morphologie des composites. En optimisant toutes les procédures clés (absorption de la lumière, génération d'exciton et transport de charge), des hybrides à propriétés électro-chimiques améliorées ont été préparés dans le but de fabriquer des dispositifs de cellules solaires innovants. Les travaux visaient également au développement d'assemblages hybrides ternaires fondés sur TiO2, PEDOT et le sulfure de cadmium (CdS) pour des cellules solaires à l'état solide à point quantique. Grâce à l'adsorption de couche ionique successive et la méthode de réaction, les scientifiques ont déposé les points quantiques CdS et de séléniure de cadmium sur les nanotubes pour les attacher ensuite au polymère PEDOT. Le dépôt photo-électrochimique du polymère conducteur a été effectué à travers une excitation sélective du sensibiliseur chalcogénure et la photo-excitation collective des deux composants semi-conducteurs. Grâce à la sélection de matériaux organiques et inorganiques adéquats, HYBRIDSOLAR2010 a effectué d'importants progrès en termes de fabrication de dispositifs de cellules solaires. Les résultats ont été présentés dans des revues révisées par des pairs.
Mots‑clés
Récolte de l'énergie, cellules solaires à hétérojonction, donneur d'électrons organique, semi-conducteur à oxyde inorganique, réseau de nanotubes
