Journal de chimie physique et biophysique
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Abstrait

Application des polymères organiques conjugués pour le photovoltaïque : bilan

Tsegaye Tadesse

L'effet photovoltaïque est l'émergence d'une tension entre des électrodes attachées à un système solide ou liquide lors de l'exposition de ce système à la lumière. Le polymère conjugué est une entité moléculaire dont la structure est représentée par un système de liaisons simples et doubles alternées qui donnent naissance à leurs propriétés semi-conductrices. Les polymères conjugués sont utilisés pour les dispositifs photovoltaïques car ils sont intrinsèquement stables lors de la photoexcitation avec la lumière visible, ils ont une section efficace d'absorption élevée pour la récolte de photons, une bande interdite réglable dans toute la gamme spectrale visible et un rendement élevé de génération de charge lorsqu'ils sont mélangés à des matériaux accepteurs d'électrons. Les processus physiques importants dans le processus de conversion d'énergie qui se déroulent dans les polymères pour cellules photovoltaïques sont : l'absorption d'un photon de lumière par un matériau photoactif et la génération d'excitons, la diffusion d'excitons dans les polymères conjugués, la dissociation des porteurs de charge (paire électron-trou) à l'interface donneur-accepteur en porteurs libres, le transport des porteurs libres vers les électrodes et l'extraction des porteurs de charge aux interfaces d'électrodes respectives. L'efficacité de conversion de l'énergie solaire en énergie électrique par une cellule solaire dépend de la bande interdite du semi-conducteur absorbant la lumière. La bande interdite (Eg) est la différence d'énergie entre le HOMO et le LUMO et donc la quantité maximale d'énergie requise pour une excitation ou est la différence d'énergie entre les bords de la bande de conduction et de la bande de valence. L'efficacité de conversion de puissance est une fonction de la bande interdite. Pour les architectures de dispositifs à base de cellules photovoltaïques à base de polymères conjugués, il existe trois types de cellules photovoltaïques monocouches, de cellules photovoltaïques à hétérojonction bicouche et de cellules photovoltaïques à hétérojonction en vrac.