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L’azote dope les cellules photovoltaïques de Grätzel


Une équipe européenne a montré qu’il est possible d’optimiser la couche mince contenant les pigments photosensibles d’une cellule photovoltaïque à colorant  (dite de Grätzel). Un dopage à l’azote des nanotubes de dioxyde de titane composant cette couche peut améliorer le rendement des cellules.​

Publié le 23 juin 2016

Dans une cellule de Grätzel, le pigment photosensible est dispersé dans une couche poreuse de TiO2. Lorsqu’il reçoit un photon, il libère un électron qui doit ensuite diffuser à travers la couche semi-conductrice de TiO2 sans se recombiner avec une charge positive. Une voie prometteuse consiste à fabriquer cette couche poreuse à partir de nanoparticules de TiO2 dopées à l’azote, car cet élément favorise la conduction électrique.

Le procédé de fabrication de la couche, à partir de nanoparticules de TiO2 dopé, comporte de nombreuses étapes susceptibles de dégrader les performances attendues de la cellule. À chacune d’entre elles, les chercheurs ont pu montrer que les propriétés des nanoparticules sont conservées, sous réserve que le dopage en azote ne dépasse pas un certain seuil. L’optimum est obtenu pour une teneur en azote de 0,2% correspondant à la saturation des sites interstitiels de la microstructure de TiO2. Au-delà, lorsque les atomes d’azote ont occupé tous les sites interstitiels ou de « substitution », ils se fixent à la surface de la couche et deviennent des « pièges » pour les charges.

Ces travaux ont été réalisés par l’Iramis, le laboratoire XLIM à Limoges, le laboratoire de chimie physique à Orsay, l’Institut des nanosciences de Jyväskylä (Pologne) et l’Institut Laser, à Bucarest (Roumanie).

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