Préparation de couche poreuse de TiO2 par moulage de billes de polymères pour des applications dans des cellules solaires à base de perovskites

The perovskite based solar cells is a new generation solar cell type, the perovskite crystals act as photo-charge-generating materials with organic and inorganic elements more commonly referred to as "halide hybrid perovskite" (ABX3 with A the organic part, B the inorganic part and X an halogen). In addition, they are low-cost materials that are easy to develop, which is a major advantage for this type of cell. There are different types of perovskite-based solar cells (PSC) with different designs. This work focuses on the so-called "monolithic" PSC configuration, which is composed of different porous layers; including TiO2 deposited from commercial pastes by "screen-printing" technique into perovskite crystals infiltrate. In this cell graphite (p type) is used as cathode while FTO (Fluorine Tin Oxide, n type) on glass is used as anode. The aim is to obtain a TiO2 layer with a higher porous volume with respect to the one done commercially, so the quantity of photo-active materials that infiltrates it can be increased and in this sense higher efficiency could be reached. Indeed, up to 9% has been obtained for the optimized cells with the new configuration of porous TiO2 layer obtained by bead molding in comparison with a 6% for reference cells (commercially produced porous layer).Les cellules solaires à base de pérovskite sont considérées comme cellules de nouvelles génération, les cristaux de pérovskite jouent le rôle de matériaux photo-générateurs de charges avec des éléments organiques et inorganiques plus communément appelés « perovskite hybride halogéné » (ABX3 avec avec A la partie organique, B la partie inorganique et X un halogène). De plus, ce sont des matériaux à faible coût et simple à élaborer ce qui présente un avantage majeur pour ce genre de cellule. Il existe différents types de cellules à base perovskite (PSC) avec différentes architectures. Ce travail porte plus particulièrement sur la configuration de PSC dite « monolithique » qui est composée de différentes couches poreuses, dont le TiO2 déposé à partir de pâtes commerciales par « screen-printing » dans lesquelles s’infiltrent les cristaux de perovskite. Dans cette cellule le graphite (type p) est utilisé comme cathode tandis que le FTO (Fluorine Tin Oxide, type n) sur verre est utilisé comme anode. Le but est d’obtenir une couche TiO2 avec un volume poreux plus important par rapport à celui réalisé par voie commerciale, afin d’augmenter la quantité de matériaux photo-actifs qui s’y infiltre et d’atteindre ainsi un rendement supérieur. En effet, jusqu’à 9% a été obtenu pour les cellules optimisées avec la nouvelle configuration de couche poreuse de TiO2 obtenue par moulage de billes contre 6% pour les cellules références (couche poreuse élaboré par voie commerciale)