Présentation

Article

1 - CONTEXTE

2 - PÉROVSKITES HYBRIDES COMME ABSORBEURS DE LUMIÈRE DANS LES CELLULES SOLAIRES

3 - CELLULES SOLAIRES À BASE DE PÉROVSKITES HYBRIDES

4 - DIFFÉRENTES ARCHITECTURES DE CELLULES

5 - AUTRES MATÉRIAUX DES CELLULES

6 - CONCLUSION

7 - GLOSSAIRE

Article de référence | Réf : RE250 v1

Contexte
Cellules solaires à base de pérovskites hybrides

Auteur(s) : Thierry PAUPORTÉ

Date de publication : 10 mai 2016

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Sommaire

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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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ABSTRACT

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

Points clés[nbsp ]

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 :

Autres acteurs dans le monde :

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DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v1-re250


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1. Contexte

Depuis le début de la révolution industrielle, la consommation d'énergie de l'humanité n'a cessé de croître. Actuellement l'électricité est devenue indispensable. En 2012, 68,1 % de la consommation électrique mondiale était produite à partir d'énergies fossiles non renouvelables telles que le pétrole, le charbon et le gaz, tandis que 31,9 % l'étaient à partir d'autres sources d'énergie : nucléaire et renouvelables. Hormis l'énergie nucléaire et géothermique, le soleil est à l'origine de la quasi-totalité des sources d'énergie renouvelables et fossiles utilisées par l'humanité pour ses besoins alimentaires, domestiques et industriels. Avec ~ 7 × 1017 kWh/an, l'énergie solaire, qui arrive à un rythme assez régulier sur terre, représente environ 6 000 fois la consommation mondiale actuelle d'énergie. Elle constitue donc une ressource très abondante et inépuisable. Directement exploitée, celle-ci serait donc capable, à elle seule, de combler largement les besoins actuels de la population mondiale. Dans le contexte actuel de changement climatique et de raréfaction des ressources, l'exploitation des sources d'énergie renouvelable et en particulier du solaire photovoltaïque (PV) est devenue une priorité. Le PV traite de la transformation directe de l'énergie solaire en énergie électrique. On notera qu'il existe aussi des voies thermiques et thermodynamiques pour récupérer l'énergie solaire. Cette ressource d'énergie peut être produite et utilisée localement.

Différentes filières technologiques ont été développées pour les cellules PV. Les filières les plus matures qui sont actuellement industrialisées et commercialisées font appel à des matériaux semi-conducteurs et à leurs associations pour générer de l'électricité. Les cellules correspondantes sont les cellules à « jonction p-n ». Parmi les technologies qui exploitent ces structures, on distingue le silicium monocristallin et polycristallin ainsi que les technologies couches minces. Parmi ces dernières, on distingue principalement le silicium amorphe/microcristallin, les alliages CIGS à base de cuivre, d'indium, de gallium et de sélénium et le CdS/CdTe. Les cellules solaires à jonction p-n demandent des matériaux de grande pureté qui sont d'un coût, notamment énergétique, élevé. La filière qui occupe actuellement la plus grande part du marché PV est la filière...

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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).

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  • ...

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