Conception de cellules photovoltaïques à base de semi-conducteurs de type p sensibilisés par un colorant

par Loïc Le Pleux

Thèse de doctorat en Chimie fine. Chimie organique

Sous la direction de Fabrice Odobel, Stéphane Jobic et de Yann Pellegrin.

Soutenue en 2010

à Nantes , en partenariat avec Université de Nantes. Faculté des sciences et des techniques (autre partenaire) .


  • Résumé

    Ce travail a porté sur la sensibilisation d’oxydes semi-conducteurs de type p (SCp) pour la conversion photovoltaïque. Un important travail de synthèse et de caractérisation physicochimique a ainsi été mené à bien : de nouveaux colorants organiques ont été obtenus et ont permis de considérablement améliorer les propriétés photovoltaïques des cellules à base de NiO. De plus, les tout premiers colorants inorganiques pour la sensibilisation de SCp ont été isolés et ont permis de déterminer une fonction d’ancrage efficace, alternative aux acides carboxyliques. De nouveaux médiateurs redox ont été également synthétisés et étudiés, permettant notamment de monter une cellule tandem délivrant une tension de circuit ouvert de 950 mV. Enfin, les propriétés intrinsèques de l’oxyde de nickel limitent les performances des systèmes photovoltaïques, et plusieurs approches ont été explorées afin de corriger les défauts de ce matériau. Cependant, la mise au point d’un nouveau semiconducteur de type p, fonctionnalisable par un colorant, et donnant accès à des performances photovoltaïques améliorées, est la solution la plus séduisante. Dans cette optique, les résultats obtenus avec la delafossite CuGaO2 sont très encourageants, et augurent un bel avenir à cette technologie nouvelle et fascinante.

  • Titre traduit

    Development of new photovoltaïc devices based on the sensitization of wide band gap p-type semiconductors


  • Résumé

    This work deals with the sensitization of p-type semi-conductors for photovoltaic conversion. New organic dyes were synthetised and characterised, which allow us to enhance NiO sensitized solar cells photoconversion yield. Moreover, the first organometallic dyes for ptype semi-conductors sensitization were prepared, which gave us a way to identify an optimal anchoring group instead of a carboxylic acid group which is usually used. New redox mediators were alos studied, and a tandem dye solar cell with a Voc of 950 mV was built. Nickel oxide is by far the major semiconductor used for the fabrication of p-DSSCs. It enables the development of this new type of research field, but it possesses a too accessible valence band potential to permit the fabrication of solar cells delivering a high voltage. Therefore, the use of new p-SCs with deeper valence band potentials would be most certainly beneficial to develop p-DSSCs with much higher solar energy conversion efficiencies. Results which were obtained with CuGaO2 delafossite are very encouraging. Taking into account that we have barely started to explore this new research field and the number of adjustable parameters, there are certainly plenty of exciting discoveries to be made and we can anticipate that important progresses will be achieved in the near future.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (195 f.)
  • Annexes : Bibliogr. f. 187-195

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  • Bibliothèque : Université de Nantes. Service commun de la documentation. BU Sciences.
  • Disponible pour le PEB
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