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| Titre : | Etude et réalisation d’une cellule solaire à bas coût, recyclable et préservant l’environnement de type Grätzel | | Type de document : | texte imprimé | | Auteurs : | HOURI Nadia, Auteur | | Année de publication : | 2020-2021 | | Accompagnement : | CD | | Langues : | Français (fre) | | Catégories : | Physique:Science des matériaux,application capteurs pour environnement et énergie renouvelable
| | Mots-clés : | Cellule Solaire de Grätzel, ZnO, TiO2, (ZnO:TiO2), Nanoparticules, Colorant organique (C343), Carbone.
Grätzel Solar Cell, ZnO, TiO2, (ZnO: TiO2), Nanoparticles, Organic dye (C343), Carbon. | | Résumé : | Le but de ce travail a été la réalisation de cellules solaires de type "Grätzel" à base des matériaux à bas coût, recyclable et préservant l’environnement. Ces cellules composées de photo-anodes à base de TiO2 et ZnO sensibilisées par un colorant organique (C343), un électrolyte à base d’iodure sous forme de gel et contre électrode carbonée.
Des couches poreuses ont été élaborées à base de TiO2, ZnO, (ZnO:TiO2) et structure composée (ZnO/TiO2), (TiO2/ZnO). Ces dernières sont déposées par la technique Doctor Blade sur des électrodes TCO, une autre couche à base de ZnO a été élaborée par CBD pour comparaison. Les caractérisations par MEB et DRX ont montré des morphologies uniformes et poreuses, les particules de taille nanométriques pour toutes les couches préparées. Ces couches ont été sensibilisées par le colorant organique C343. Le spectre UV-Visible de la photo-anode ZnO/C343 a présente une forte absorption dans le visible par rapport la photo-anode TiO2/C343.
Des cellules solaires à colorant ont donc été réalisées à partir de ces photo-anodes, en utilisant un électrolyte quasi- solide à base d’iodure et des contre électrodes carbonées. Les mesures I(V) et d’impédance ont montré que le rendement de la cellule à base de TiO2 (P25) avec (D ~20nm) et composition de phase (anatase /rutile), est 75% plus grand que le rendement de celle à base de TiO2 (B) avec (D ~100nm) et composition de phase (anatase /brookite).
Par contre, le rendement de la cellule à base de ZnO avec des larges nanoparticules ~100nm est plus élevé que celle à base de TiO2 et toutes les autres cellules car leur taux de recombinaison de charge est minime. Les cellules à base d’oxyde mixte (ZnO:TiO2) ont montré des résultats prometteurs et celles à base de structure composée ont montré des faibles performances avec le colorant organique.
La cellule à base de ZnO sensibilisée par un colorant organique reste la plus performante.
The aim of this work was the realization of solar cells of the "Grätzel" type based on materials at low cost, recyclable and preserving the environment. These cells composed of TiO2 and ZnO photo-anodes sensitized by an organic dye (C343), an iodide electrolyte in gel form and carbon counter electrode. Porous thin films were developed based on TiO2, ZnO, (ZnO: TiO2) and composite (ZnO/ TiO2), (TiO2/ZnO). These are deposited by Doctor Blade technique on TCO electrodes, another thin film based on ZnO was developed by CBD for comparison. Characterizations by SEM and XRD showed uniform and porous morphologies and nanometric size particles for all the thin films. These thin films were then sensitized with the organic dye C343. The UVVisible spectrum of the ZnO/C343 photo-anode exhibits strong absorption in the visible range compared to the TiO2/C343 photo-anode. Dye solar cells have therefore been produced from these photo-anodes, using a quasisolid electrolyte based on iodide and carbon counter electrodes. The I(V) and impedance measurements showed that the efficiency of the TiO2 (P25) cell with (D ~20nm) and phase composition (anatase / rutile), is 75% greater than the efficiency of that based on TiO2 (B) with (D ~100nm) and phase composition (anatase / brookite). On the other hand, the efficiency of the ZnO cell with large ~100nm nanoparticles is higher than that based on TiO2 and all the other cells because their charge recombination rate is minimal. Cells based on mixed oxide (ZnO: TiO2) showed promising results and those based on composite structure showed poor performance with the organic dye. The ZnO cell sensitized by an organic dye remains the most efficient.
| | Directeur de thèse : | ADNANE Mohamed |
Etude et réalisation d’une cellule solaire à bas coût, recyclable et préservant l’environnement de type Grätzel [texte imprimé] / HOURI Nadia, Auteur . - 2020-2021 . - + CD. Langues : Français ( fre) | Catégories : | Physique:Science des matériaux,application capteurs pour environnement et énergie renouvelable
| | Mots-clés : | Cellule Solaire de Grätzel, ZnO, TiO2, (ZnO:TiO2), Nanoparticules, Colorant organique (C343), Carbone.
Grätzel Solar Cell, ZnO, TiO2, (ZnO: TiO2), Nanoparticles, Organic dye (C343), Carbon. | | Résumé : | Le but de ce travail a été la réalisation de cellules solaires de type "Grätzel" à base des matériaux à bas coût, recyclable et préservant l’environnement. Ces cellules composées de photo-anodes à base de TiO2 et ZnO sensibilisées par un colorant organique (C343), un électrolyte à base d’iodure sous forme de gel et contre électrode carbonée.
Des couches poreuses ont été élaborées à base de TiO2, ZnO, (ZnO:TiO2) et structure composée (ZnO/TiO2), (TiO2/ZnO). Ces dernières sont déposées par la technique Doctor Blade sur des électrodes TCO, une autre couche à base de ZnO a été élaborée par CBD pour comparaison. Les caractérisations par MEB et DRX ont montré des morphologies uniformes et poreuses, les particules de taille nanométriques pour toutes les couches préparées. Ces couches ont été sensibilisées par le colorant organique C343. Le spectre UV-Visible de la photo-anode ZnO/C343 a présente une forte absorption dans le visible par rapport la photo-anode TiO2/C343.
Des cellules solaires à colorant ont donc été réalisées à partir de ces photo-anodes, en utilisant un électrolyte quasi- solide à base d’iodure et des contre électrodes carbonées. Les mesures I(V) et d’impédance ont montré que le rendement de la cellule à base de TiO2 (P25) avec (D ~20nm) et composition de phase (anatase /rutile), est 75% plus grand que le rendement de celle à base de TiO2 (B) avec (D ~100nm) et composition de phase (anatase /brookite).
Par contre, le rendement de la cellule à base de ZnO avec des larges nanoparticules ~100nm est plus élevé que celle à base de TiO2 et toutes les autres cellules car leur taux de recombinaison de charge est minime. Les cellules à base d’oxyde mixte (ZnO:TiO2) ont montré des résultats prometteurs et celles à base de structure composée ont montré des faibles performances avec le colorant organique.
La cellule à base de ZnO sensibilisée par un colorant organique reste la plus performante.
The aim of this work was the realization of solar cells of the "Grätzel" type based on materials at low cost, recyclable and preserving the environment. These cells composed of TiO2 and ZnO photo-anodes sensitized by an organic dye (C343), an iodide electrolyte in gel form and carbon counter electrode. Porous thin films were developed based on TiO2, ZnO, (ZnO: TiO2) and composite (ZnO/ TiO2), (TiO2/ZnO). These are deposited by Doctor Blade technique on TCO electrodes, another thin film based on ZnO was developed by CBD for comparison. Characterizations by SEM and XRD showed uniform and porous morphologies and nanometric size particles for all the thin films. These thin films were then sensitized with the organic dye C343. The UVVisible spectrum of the ZnO/C343 photo-anode exhibits strong absorption in the visible range compared to the TiO2/C343 photo-anode. Dye solar cells have therefore been produced from these photo-anodes, using a quasisolid electrolyte based on iodide and carbon counter electrodes. The I(V) and impedance measurements showed that the efficiency of the TiO2 (P25) cell with (D ~20nm) and phase composition (anatase / rutile), is 75% greater than the efficiency of that based on TiO2 (B) with (D ~100nm) and phase composition (anatase / brookite). On the other hand, the efficiency of the ZnO cell with large ~100nm nanoparticles is higher than that based on TiO2 and all the other cells because their charge recombination rate is minimal. Cells based on mixed oxide (ZnO: TiO2) showed promising results and those based on composite structure showed poor performance with the organic dye. The ZnO cell sensitized by an organic dye remains the most efficient.
| | Directeur de thèse : | ADNANE Mohamed |
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