Cellules solaires à base de pérovskites hybrides

1 - Contexte

2 - Pérovskites hybrides comme absorbeurs de lumière dans les cellules solaires

• 2.1 - Propriétés structurales des pérovskites hybrides
  Figure 1 - Structure cristalline de type pérovskite (cas du CH3NH3AX3) Figure 2 - (a) Structure distordue tétragonale de MAPbI3 , (b) structure cubique de MAPbBr3 , (c) variation à température ambiante du paramètre de maille avec la composition des pérovskites hybrides MAPb(I1–x Br x )3 [4]
• 2.2 - Propriétés optiques et électroniques des pérovskites hybrides
  Figure 3 - Niveaux d'énergie dans les semi-conducteurs Figure 4 - Exemple de courbe J-V d'une cellule photovoltaïque et puissance délivrée au point de fonctionnement Figure 5 - Illustration de l'hystérésis de mesure de la courbe J-V

3 - Cellules solaires à base de pérovskites hybrides

• 3.1 - Cellules solaires excitoniques
  Figure 6 - Principe de fonctionnement des cellules solaires excitoniques
• 3.2 - Intégration des PH dans des cellules de type Grätzel
• 3.3 - Cellules solides à pérovskite hybride
  Figure 7 - (a) Diagramme d'énergie des cellules TiO2/MAPbI3/ Spiro-OMeTAD et (b) TiO2/MAPbBr3/Spiro-OMeTAD Figure 8 - Évolution du rendement record des cellules PSC ; les valeurs suivies d'un astérisque ont été mesurées dans des laboratoires homologués
• 3.4 - Synthèse de pérovskites hybrides en couches minces
  Figure 9 - Méthodes de dépôt en une étape de pérovskite hybride : (A) méthode initiale et (B) méthode du « mouillage » par un solvant permettant un meilleur recouvrement. (a-c) Étapes et mécanisme de formation de la couche de pérovskite Figure 10 - (a-c) Schémas présentant la technique du hot-casting pour la préparation de la couche de pérovskite, (d) image en microscopie électronique d'un grain de MAPbI3–x Cl x [24] Figure 11 - Méthode de dépôt de couche de MAPbI3 en deux étapes Figure 12 - Images en microscopie électronique à balayage de couches de MAPbI3 préparées (a) en une étape et (b) en deux étapes [27] Figure 13 - (a) Schéma du système d'évaporation à deux sources utilisé pour la préparation de couches de pérovskite, (b) image en coupe d'une cellule à base de pérovskite évaporée et de pérovskite déposée par étalement d'une solution de précurseur (une étape) (d'après [34])
• 3.5 - Synthèse de nanostructures de pérovskites hybrides
  Figure 14 - (a) Vue en microscopie électronique à balayage d'un tapis de nanotiges de MAPbBr3 , (b) nanotige de MAPbBr3 observée en microscopie électronique à transmission et cliché de diffraction d'électrons, (c) diffraction des rayons X des couches préparées et indexation par la structure cubique (d'après [5])

4 - Différentes architectures de cellules

• 4.1 - Cellules avec MTT et MTE
  Figure 15 - (a-c) Principales architectures utilisées pour les pérovskites hybrides (ET est l'électrode transparente), (d) diagramme d'énergie qui montre l'impossibilité d'un transfert électronique entre la bande de conduction de la pérovskite hybride et celle d'un isolant Figure 16 - (a) Structure directe de cellule, (b) structure inverse
• 4.2 - Cellules sans MTT
  Figure 17 - (a) Cellule à pérovskite hybride sans couche MTT, (b) variante de (a) avec une couche poreuse de ZrO2 et un contact arrière poreux de noir de carbone [42] Figure 18 - Variation dans le temps des paramètres J cc , V oc , FF et …

5 - Autres matériaux des cellules

• 5.1 - Électrodes conductrices transparentes
• 5.2 - Matériaux conducteurs d'électrons
• 5.3 - Matériaux conducteurs de trous
  Figure 19 - (a) Spiro-OMeTAD, (b) PTAA, (c) P3HT et (d) PEDOT:PSS Figure 20 - (a) Cellule avec contacts sélectifs organiques, (b) cellule avec MTT de NiO (d'après [65]), (c) diagramme d'énergie et position des bandes pour une cellule à base de NiO
• 5.4 - Contact arrière

6 - Conclusion

7 - Glossaire