Photovoltaïque: de nouvelles alternatives pour des conducteurs transparents

Publié par Redbran le 15/10/2021 à 13:00
Source: CNRS INC
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Pour extraire les charges électriques produites dans les cellules photovoltaïques, on emploie une électrode transparente à la lumière visible pour que celle-ci puisse atteindre les matériaux photoactifs. Pour remplacer l'oxyde d'indium-étain (ITO) actuellement utilisé, trop coûteux, les scientifiques du CRISMAT et CIMAP (CNRS / Normandie Université / ENSICAEN / UNICAEN), ISCR (CNRS/ Université de Rennes), GEMaC et ILV (CNRS/ Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines - Université Paris-Saclay), P' (CNRS/ Université de Poitiers-ENSMA SP2MI), proposent de le remplacer par des oxydes transparents conducteurs à base de vanadium déposés sur des matériaux 2D qui présentent des performances comparables à celles de l'ITO. Résultats à retrouver dans la revue Advanced Functional Materials.


© Alexis Boileau

Ecrans de télévision, tablettes, téléphone portables, cellules photovoltaïques, tous fonctionnent avec des matériaux conducteurs qui assurent le transport des charges électriques. De plus, pour ces applications, ils doivent être transparents à la lumière visible, ce qui limite considérablement le nombre de candidats conducteur transparent potentiels !

L'oxyde d'indium-étain (ITO), actuellement largement utilisé pour jouer ce rôle, implique une importante consommation d'indium à l'échelle industrielle, élément chimique coûteux car relativement rare dans la croûte terrestre. Les chercheurs proposent ainsi de le remplacer par des pérovskites d'oxydes transparents conducteurs à base de vanadium - vanadates -, élément bien plus abondant. Cependant ces matériaux doivent être cristallisés afin d'être transparents à la lumière visible, et présenter des propriétés de transport électrique ce qui est difficile à obtenir sur verre.

Pour cela, ils ont sélectionné des nanofeuillets d'oxydes transparents qui vont recouvrir les supports en verre par simple trempage dans une solution, à température ambiante c'est-à-dire dans des conditions douces. Ces matériaux 2D, qui ont les mêmes paramètres cristallographiques dans le plan que les pérovskites vont ainsi servir à la germination des vanadates à relativement basse température, ce qui permet d'obtenir un dépôt homogène, d'épaisseur contrôlée, transparent à la lumière visible, présentant des propriétés de conduction électrique et transparence comparables à celles de l'ITO.

Résultat publié dans la revue Advanced Functional Materials qui pourrait rapidement intéresser les acteurs du monde industriel.

Référence:
Alexis Boileau,Simon Hurand,Florent Baudouin,Ulrike Lüders,Marie Dallocchio,Bruno Bérini,Aimane Cheikh,Adrian David,Fabien Paumier,Thierry Girardeau,Philippe Marie,Christophe Labbé,Julien Cardin,Damien Aureau,Mathieu Frégnaux,Maryline Guilloux-Viry,Wilfrid Prellier,Yves Dumont,Valérie Demange & Arnaud Fouchet.
Highly Transparent and Conductive Indium-Free Vanadates Crystallized at Reduced Temperature on Glass Using a 2D Transparent Nanosheet Seed Layer
Advanced Functional Materials 2021
https://doi.org/10.1002/adfm.202108047

Contacts:
- Arnaud Fouchet - Chercheur au Laboratoire de cristallographie et sciences des matériaux (CNRS / Normandie Université / Ensicaen / UNICAEN) - arnaud.fouchet at ensicaen.fr
- Wilfrid Prellier - Chercheur au Laboratoire de cristallographie et sciences des matériaux - wilfrid.prellier at ensicaen.fr
- Valérie Demange - Chercheuse à l'Institut des sciences chimiques de Rennes (CNRS/ Université de Rennes) - valerie.demange at univ-rennes1.fr
- Stéphanie Younès - Responsable Communication - Institut de chimie du CNRS - inc.communication at cnrs.fr
- Anne-Valérie Ruzette - Chargée scientifique pour la communication - Institut de chimie du CNRS - anne-valerie.ruzette at cnrs.fr
- Christophe Cartier dit Moulin - Chercheur à l'Institut parisien de chimie moléculaire & Chargé de mission pour la communication scientifique de l'INC - inc.communication at cnrs.fr
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