Photovoltaïque: de nouvelles alternatives pour des conducteurs transparents

Publié par Redbran le 15/10/2021 à 13:00
Source: CNRS INC
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 (Une université est un établissement d'enseignement supérieur dont l'objectif est la...) / 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 (Le vanadium est un élément chimique, de symbole V et de numéro atomique 23.) déposés sur des matériaux (Un matériau est une matière d'origine naturelle ou artificielle que l'homme façonne pour en...) 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 (La télévision est la transmission, par câble ou par ondes radioélectriques, d'images ou de...), tablettes, téléphone (Le téléphone est un système de communication, initialement conçu pour transmettre la voix...) portables, cellules photovoltaïques, tous fonctionnent avec des matériaux conducteurs qui assurent le transport (Le transport est le fait de porter quelque chose, ou quelqu'un, d'un lieu à un autre, le plus...) des charges électriques. De plus, pour ces applications, ils doivent être transparents à la lumière visible (La lumière visible, appelée aussi spectre visible ou spectre optique est la partie du...), ce qui limite considérablement le nombre (La notion de nombre en linguistique est traitée à l’article « Nombre...) de candidats conducteur transparent potentiels !

L'oxyde (Un oxyde est un composé de l'oxygène avec un élément moins...) d'indium-étain (ITO), actuellement largement utilisé pour jouer ce rôle, implique une importante consommation d'indium (L'indium est un élément chimique, de symbole In et de numéro atomique 49. C'est un...) à l'échelle industrielle, élément chimique coûteux car relativement rare dans la croûte terrestre (La croûte terrestre est la partie superficielle et solide du matériau dont est faite la Terre....). 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 (La lumière est l'ensemble des ondes électromagnétiques visibles par l'œil...) visible, et présenter des propriétés de transport électrique ce qui est difficile à obtenir sur verre (Le verre, dans le langage courant, désigne un matériau ou un alliage dur, fragile...).

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 (La température est une grandeur physique mesurée à l'aide d'un thermomètre et...) 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 (Un matériau ou un objet est qualifié de transparent lorsqu'il se laisse traverser par la...) comparables à celles de l'ITO.

Résultat publié dans la revue Advanced Functional Materials qui pourrait rapidement intéresser les acteurs du monde (Le mot monde peut désigner :) 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 (Un chercheur (fem. chercheuse) désigne une personne dont le métier consiste à faire de la...) 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 (Un institut est une organisation permanente créée dans un certain but. C'est...) des sciences chimiques de Rennes (CNRS/ Université de Rennes) - valerie.demange at univ-rennes1.fr
- Stéphanie Younès - Responsable Communication (La communication concerne aussi bien l'homme (communication intra-psychique, interpersonnelle,...) - Institut de chimie (La chimie est une science de la nature divisée en plusieurs spécialités, à...) du CNRS (Le Centre national de la recherche scientifique, plus connu sous son sigle CNRS, est le plus grand...) - inc.communication at cnrs.fr
- Anne-Valérie Ruzette - Chargée scientifique (Un scientifique est une personne qui se consacre à l'étude d'une science ou des sciences et qui...) pour la communication - Institut de chimie du CNRS - anne-valerie.ruzette at cnrs.fr
- Christophe Cartier dit Moulin (Un moulin est une machine à moudre les grains de céréale en farine et, par analogie,...) - 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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