Cellule polymère photovoltaïque - Définition

Matériaux

Structure de polymères conducteurs : polyacétylène ; poly(para-phénylène-vinylène) (PPV) ; polyaniline (X = N, NH), sulfure de polyphénylène (X = S) ; polypyrrole (X = NH) et polythiophène (X = S).

Les cellules photovoltaïques organiques utilisent souvent des films en poly(éthylène naphtalate) (PEN) comme revêtements protecteurs en surface, dont le rôle essentiel est de prévenir l'oxydation des matériaux constituant les cellules photovoltaïques organiques : O₂ est en effet une impureté qui agit comme un centre de recombinaison électron-trou, dégradant les performances électroniques des composants. Sous ces revêtements protecteurs, on trouve une ou plusieurs jonctions p-n entre matériaux donneurs et accepteurs d'électrons, comme dans une cellule photovoltaïque classique à semiconducteurs minéraux.

Un exemple de réalisation consiste à insérer des molécules de fullerène C₆₀ comme accepteurs d'électrons (type n) entre des chaînes de polymères conjugués (telles que le PEDOT:PSS, formé de poly(3,4-éthylènedioxythiophène) (PEDOT) comme donneur d'électrons (type p) mélangé au poly(styrène sulfonate) (PSS) assurant sa solubilité).

D'une manière générale, les recherches actuelles se portent par exemple sur des dérivés de polythiophènes comme polymères de type p, notamment le poly(3-hexylthiophène) (P3HT), avec des dérivés de fullerène comme accepteurs (type n) tels que le [6,6]-phényl-C₆₁-butyrate de méthyle (PCBM).

D'autres couples p / n sont investigués, notamment à base de para-phénylène-vinylène (PPV) comme donneurs, tels que MEH-PPV / PCBM ou MDMO-PPV / PCBM, ou à la fois comme donneurs et comme accepteurs, tels que MDMO-PPV / PCNEPV.