FR2953331A1 - Solid photovoltaic cell for use on roof of building, has interface layers including discontinuous portions formed from oxidation products that are different from n-type and p-type semiconductor compounds and absorbing compound - Google Patents

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Abstract

The cell (1) has a metal thiocyanate compound (6), and a filling layer (3) containing transparent p-type semiconductor compound i.e. copper thiocyanate, that partially fills pores (2a) of a porous substrate (2) containing transparent n-type semiconductor compound Oxidation products (5) are different from the compounds and an inorganic absorbing compound i.e. thermally annealed stibnite. The products form discontinuous portions of interface layers situated between the filling layer and the substrate and/or between absorbing compound aggregates (4) and the p-type semiconductor compound. The interface layers comprise thiocyanate polymer and/or dithiocyanate compound. An independent claim is also included for a method for preparing a solid inorganic photovoltaic cell.

Description

Cellule inorganique photovoltaïque Inorganic photovoltaic cell

La présente invention concerne une cellule photovoltaïque solide du type comprenant 3 matériaux inorganiques et solides, comprenant respectivement : - une couche poreuse d'un composé semi-conducteur de type n et transparent, - une couche d'un composé semi-conducteur de type p et transparent, remplissant au moins en partie les pores de ladite couche poreuse, et - un composé absorbeur inorganique, disposé entre les deux couches de dits composés semi-conducteurs de type n et, respectivement, de type p. De tels dispositifs photovoltaïques sont bien connus et ont été décrits, entre autres, dans FR 2 281 880 (FR 05/01114), FR 2 881 881 (FR 05/01113) et FR 2 899 381 (FR 06/02791) incorporé ici par référence. Leur principe de fonctionnement est le suivant: la radiation (les photons) est seulement absorbée par le matériau absorbeur; ensuite, un électron est transféré au semi-conducteur "transparent" (ou non absorbeur) de type n, tandis qu'une charge positive est transférée au semi-conducteur de type p. Selon ce principe, le transport de porteurs de charges opposées est effectué dans deux phases différenciées, ce qui théoriquement réduit considérablement la baisse de performance par recombinaison de charges. L'utilisation des couches poreuses nanocristallines ou microcristallines du substrat semi-conducteur est nécessaire pour fournir une quantité suffisante d'absorbeur présent dans la couche par unité de surface projetée. Une efficacité de conversion photovoltaïque de 2,3% à 0,36 soleil, avec une cellule ZnO/CdSe/CuSCN, a été rapportée (Lévy-Clément, C.; Tena-Zaera, R.; Ryan, M.A.; Katty, A.; Hodes, G. Adv. Mater. 2005, 17, 1512). Une efficacité de conversion photovoltaïque de 3,4% à 1 soleil, avec des surfaces de cellules de 0,03 cm2, avec des cellules ZnO/In2S3/CuSCN a aussi été rapportée (Belaidi, A.; Dittrich, T.; Kieven, D.; Tornow, J.; Schwarzburg, K.; Lux-Steiner, M.Ch. Phys. Status Solidi, Rapid Res. Lett. 2008, 2, 172). Une efficacité de conversion photovoltaïque de 1,3% a été rapportée pour une illumination à 1 soleil (1 000 W/m2), avec une cellule TiO2/CdS/CuSCN de 0,54 cm2, en utilisant du TiO2 nanocristallin de grande surface interne et un revêtement de CdS d'environ 5-10 nm d'épaisseur (Larramona, G.; Choné, C.; Jacob, A.; Sakakura, D.; Delatouche, B.; Péré, D.; Cieren, X.; Nagino, M.; Bayôn, R. Chem. Mater. 2006, 18, 1688). Ensuite, des cellules TiO2/SbzS3/CuSCN pouvant fournir une efficacité de 3,4% avec une bande d'environ 1,65 eV (à environ 750 nm), ont été décrites dans FR 2 899 381. La meilleure efficacité quantique externe (eqe) atteignait un maximum de 80%, ce qui représente approximativement la valeur maximale qui peut être atteinte à cause des environ 15% de perte par absorption/réflexion par le substrat vitreux TCO. Récemment, des efficacités de conversion photovoltaïque de 3,37% ont aussi été rapportées pour des cellules solaires nanoporeuses de Sb2S3 similaires dans la configuration TiO2/In-OH-S/Sb2S3/(KSCN) CuSCN, avec une surface de cellules de 0,15 cm2. Dans leur rapport, les auteurs ont confirmé l'effet bénéfique d'un prétraitement de thiocyanate, avant l'imprégnation de CuSCN, antérieurement rapporté dans Larramona, G et al. Chem. Mater. 2006, 18, 1688. La stabilité et reproductibilité des performances photovoltaïques de ces cellules ne sont pas satisfaisantes pour une utilisation effective. Quand les cellules sont scellées pour éviter toute oxydation possible, causée par contact avec l'air ambiant, la performance des cellules décroît de manière significative. The present invention relates to a solid photovoltaic cell of the type comprising 3 inorganic and solid materials, comprising respectively: - a porous layer of an n-type semiconductor compound and transparent, - a layer of a p-type semiconductor compound and transparent, at least partially filling the pores of said porous layer, and - an inorganic absorber compound disposed between the two layers of said n-type and p-type semiconductor compounds, respectively. Such photovoltaic devices are well known and have been described, inter alia, in FR 2 281 880 (FR 05/01114), FR 2 881 881 (FR 05/01113) and FR 2 899 381 (FR 06/02791) incorporated herein by reference. by reference. Their operating principle is as follows: the radiation (photons) is only absorbed by the absorber material; then an electron is transferred to the n-type "transparent" (or non-absorber) semiconductor, while a positive charge is transferred to the p-type semiconductor. According to this principle, the transport of opposite charge carriers is carried out in two differentiated phases, which theoretically considerably reduces the drop in performance by recombination of charges. The use of the nanocrystalline or microcrystalline porous layers of the semiconductor substrate is necessary to provide a sufficient amount of absorber present in the layer per unit area projected. A photovoltaic conversion efficiency of 2.3% to 0.36 sun, with a ZnO / CdSe / CuSCN cell, has been reported (Lévy-Clément, C., Tena-Zaera, R., Ryan, MA, Katty, A. Hodes, G. Adv.Mat., 2005, 17, 1512). Photovoltaic conversion efficiency of 3.4% at 1 sun, with cell areas of 0.03 cm 2, with ZnO / In 2 S 3 / CuSCN cells has also been reported (Belaidi, A., Dittrich, T. Kieven, D, Tornow, J, Schwarzburg, K., Lux-Steiner, M.Ch. Phys Status Solidi, Rapid Res.Led., 2008, 2, 172). A photovoltaic conversion efficiency of 1.3% has been reported for 1 sun illumination (1000 W / m2), with a 0.54 cm 2 TiO 2 / CdS / CuSCN cell, using nanocrystalline TiO 2 with a large internal surface area. and a CdS coating about 5-10 nm thick (Larramona, G .; Choné, C., Jacob, A., Sakakura, D., Delatouche, B. Pere, D. Cieren, X. Nagino, M. Bayon, R. Chem Mater 2006, 18, 1688). Then, TiO2 / SbzS3 / CuSCN cells that can provide an efficiency of 3.4% with a band of about 1.65 eV (at about 750 nm), have been described in FR 2 899 381. The best external quantum efficiency ( eqe) reached a maximum of 80%, which is approximately the maximum value that can be reached because of the approximately 15% absorption / reflection loss by the glassy TCO substrate. Recently, photovoltaic conversion efficiencies of 3.37% have also been reported for similar nanoporous Sb2S3 solar cells in the TiO2 / In-OH-S / Sb2S3 / (KSCN) CuSCN configuration, with a cell area of 0, 15 cm2. In their report, the authors confirmed the beneficial effect of a pretreatment of thiocyanate, prior to the impregnation of CuSCN, previously reported in Larramona, G et al. Chem. Mater. 2006, 18, 1688. The stability and reproducibility of the photovoltaic performance of these cells are unsatisfactory for effective use. When cells are sealed to prevent possible oxidation, caused by contact with ambient air, cell performance decreases significantly.

Les problèmes ci-dessus de manque de stabilité et de reproductibilité persistent, même si l'on change l'atmosphère gazeuse à l'intérieur de la boîte dans laquelle la cellule est scellée, et, en cas d'ajout de réactifs, tels que les thiocyanates de métaux alcalins MSCN, ayant un effet bénéfique sur la performance photovoltaïque des cellules non scellées initiales. Les raisons de cette diminution des performances photovoltaïques ne pouvaient pas être comprises à la lumière de l'enseignement de l'art antérieur. Le but de la présente invention est de fournir des dispositifs photovoltaïques nouveaux qui présentent des propriétés améliorées et, plus particulièrement, des stabilité et reproductibilité de performances photovoltaïques de la cellule après scellement améliorées, en vue d'une utilisation effective. Le but de la présente invention est d'obtenir des performances photovoltaïques satisfaisantes, de préférence améliorées, en particulier un photo-courant à court circuit supérieur à 2 mA/cm2 sous irradiation de 1 000 W/m2, de préférence plus grand que 5 mA/cm2, et une efficacité de conversion photovoltaïque supérieure, notamment plus grande que 1%, de préférence plus grande que 2%, après que la cellule soit scellée et en utilisant des matériaux qui sont peu coûteux, stables et sans problème grave de toxicité ou d'impact négatif sur l'environnement. Plusieurs expériences ont été réalisées pour identifier l'origine des problèmes ci-dessus, comme décrit ci-après. Le manque de reproductibilité des performances photovoltaïques apparaît être en relation avec des facteurs incontrôlés, tels que les concentrations en oxygène et en eau dans l'atmosphère de la cellule et les contenus en eau et en oxygène adsorbé à l'intérieur de la cellule. Il a été découvert que, pour obtenir des performances photovoltaïques supérieures, les cellules ont besoin d'être en contact avec l'oxygène durant les étapes intermédiaires de leur procédé de préparation, de façon à créer une oxydation limitée de certaines espèces chimiques à l'intérieur de la structure de la cellule. The above problems of lack of stability and reproducibility persist, even if the gaseous atmosphere inside the box in which the cell is sealed is changed, and, if reagents are added, such as the alkali metal thiocyanates MSCN, having a beneficial effect on the photovoltaic performance of the initial unsealed cells. The reasons for this decrease in photovoltaic performance could not be understood in the light of the teaching of the prior art. The object of the present invention is to provide novel photovoltaic devices which have improved properties and, more particularly, improved stability and reproducibility of photovoltaic performance of the cell after sealing, for effective use. The object of the present invention is to obtain satisfactory photovoltaic performances, preferably improved, in particular a short-circuit photocurrent greater than 2 mA / cm 2 under irradiation of 1000 W / m2, preferably greater than 5 mA. / cm2, and a higher photovoltaic conversion efficiency, especially greater than 1%, preferably greater than 2%, after the cell is sealed and using materials that are inexpensive, stable and without serious toxicity problems or negative impact on the environment. Several experiments were conducted to identify the origin of the above problems as described below. The lack of reproducibility of the photovoltaic performances appears to be related to uncontrolled factors, such as the oxygen and water concentrations in the cell atmosphere and the water and oxygen contents adsorbed inside the cell. It has been discovered that, in order to obtain superior photovoltaic performance, the cells need to be in contact with oxygen during the intermediate stages of their preparation process, so as to create a limited oxidation of certain chemical species at the same time. inside the cell structure.

Plus particulièrement, il a été découvert que les performances photovoltaïques sont progressivement améliorées dès le début de l'irradiation de lumière visible en présence de gaz contenant de l'oxygène, ci-après appelée traitement d'illumination. Certaines réactions d'oxydation photo-catalytique prennent place à l'intérieur des cellules, impliquant de l'oxygène et de l'eau (dans le cas d'atmosphère d'air ambiant) et d'autres impuretés résiduelles réagissant avec les composants de la cellule, tels que CuSCN et Sb2S3, pour améliorer les cinétiques de transfert de charges à leur interface après que l'illumination ait été réalisée pendant une certaine période. La résistance en série de la cellule se maintient à un niveau bas et les performances photovoltaïques à un niveau élevé, même après que l'atmosphère gazeuse ait été changée en azote sec. Toutefois, il a été découvert que cette amélioration des propriétés photovoltaïques requiert qu'une oxydation limitée, et seulement partielle de l'absorbeur, se produise. En effet, si le traitement d'illumination dure trop longtemps, il se produit une dégradation des performances photovoltaïques de la cellule après l'amélioration initiale. Ceci est vraisemblablement dû au fait que, quand l'illumination en présence d'oxygène est poursuivie, des réactions photo-catalytiques additionnelles, telles que l'oxydation du composé absorbeur, conduisent à la dégradation de la cellule dans la mesure où le composé absorbeur est graduellement complètement photo-oxydé en présence d'oxygène. Plus précisément, pour résoudre les problèmes ci-dessus, la présente invention fournit une cellule photovoltaïque solide du type comprenant 3 matériaux inorganiques et solides, comprenant respectivement : - une couche poreuse d'un composé semi-conducteur de type n et transparent, - une couche d'un composé semi-conducteur de type p et transparent, remplissant au moins en partie les pores de ladite couche poreuse, et - un composé absorbeur inorganique, formant des agrégats, disposé entre les deux couches de dits composés semi-conducteurs de type n et, respectivement, de type p, lesquelles ne sont, au moins en partie, pas en contact, caractérisée en ce qu'elle comprend en outre des produits d'oxydation différents desdits composés semi-conducteurs et dudit composé absorbeur, lesdits produits d'oxydation formant des portions discontinues de couches d'interface situées entre les deux couches des deux dits composés semi-conducteurs de type n et, respectivement, de type p, et/ou entre lesdits agrégats de composé absorbeur et la couche de composé semi-conducteur de type p. De telles portions discontinues de dites couches d'interface reflètent que l'oxydation du composé absorbeur est limitée et donc seulement partielle. La présence desdites espèces oxydées peut être détectée par spectroscopie infrarouge. Plus particulièrement, lesdits produits d'oxydation comprennent des espèces chimiques résultant de l'oxydation partielle dudit composé absorbeur et/ou dudit composé semi-conducteur de type p. Dans un mode de réalisation préféré, ledit composé semi- conducteur de type p est CuSCN et ledit composé absorbeur est un composé d'antimoine à base de sulfure d'antimoine recuit thermiquement, tel que Sb2S3. De préférence, une cellule selon l'invention contient en outre un composé thiocyanate MSCN (6), dans lequel M est un métal alcalin, de préférence M est Li, Na ou K, et ladite couche d'interface comprend un composé (SCN)2 et/ou un polymère (SCN)n. Ladite couche d'interface est formée à l'interface entre Sb2S3 et CuSCN. Elle est composée de produits d'oxydation, tels que des thiocyanogènes (SCN)2 ou (SCN)n, résultant de l'oxydation des dérivés SON- présents dans la cellules, incluant le composé semi-conducteur de type p CuSCN et/ou les thiocyanates alcalins MSCN ajoutés. Quand les thiocyanates de métaux alcalins MSCN ne sont pas ajoutés à la cellule, ladite couche d'interface est aussi formée à partir de l'oxydation photo-catalytique de CuSCN. Toutefois, l'addition de MSCN est préférée pour obtenir des performances photovoltaïques de cellule plus élevées. Même si MSCN n'est pas mis en oeuvre, des performances photovoltaïques améliorées sont observées mais la présence de MSCN favorise l'amélioration des performances photovoltaïques par traitement d'illumination. More particularly, it has been discovered that the photovoltaic performances are progressively improved from the beginning of the irradiation of visible light in the presence of oxygen-containing gas, hereinafter called illumination treatment. Some photo-catalytic oxidation reactions take place inside the cells, involving oxygen and water (in the case of ambient air) and other residual impurities reacting with the the cell, such as CuSCN and Sb2S3, to improve charge transfer kinetics at their interface after illumination has been performed for a period of time. The series resistance of the cell remains at a low level and the photovoltaic performance at a high level, even after the gaseous atmosphere has been changed to dry nitrogen. However, it has been discovered that this improvement in photovoltaic properties requires that limited and only partial oxidation of the absorber occur. Indeed, if the illumination treatment lasts too long, there is degradation of the photovoltaic performance of the cell after the initial improvement. This is probably due to the fact that, when the illumination in the presence of oxygen is continued, additional photocatalytic reactions, such as the oxidation of the absorber compound, lead to the degradation of the cell insofar as the absorber compound is gradually completely photooxidized in the presence of oxygen. More specifically, to solve the above problems, the present invention provides a solid photovoltaic cell of the type comprising 3 inorganic and solid materials, comprising respectively: a porous layer of an n-type semiconductor compound and transparent, layer of a p-type semiconductor compound and transparent, filling at least in part the pores of said porous layer, and - an inorganic absorber compound, forming aggregates, disposed between the two layers of said semiconductor compounds of type n and p-type, respectively, which are not at least partly not in contact, characterized in that it further comprises oxidation products different from said semiconductor compounds and said absorber compound, said oxidation forming discontinuous portions of interface layers located between the two layers of the two so-called n-type and p-type semiconductor compounds, and / or between said absorber compound aggregates and the p-type semiconductor compound layer. Such discontinuous portions of said interface layers reflect that the oxidation of the absorber compound is limited and therefore only partial. The presence of said oxidized species can be detected by infrared spectroscopy. More particularly, said oxidation products comprise chemical species resulting from the partial oxidation of said absorber compound and / or said p-type semiconductor compound. In a preferred embodiment, said p-type semiconductor compound is CuSCN and said absorber compound is a thermally annealed antimony sulfide antimony compound, such as Sb2S3. Preferably, a cell according to the invention further contains a thiocyanate compound MSCN (6), wherein M is an alkali metal, preferably M is Li, Na or K, and said interface layer comprises a compound (SCN) 2 and / or a polymer (SCN) n. Said interface layer is formed at the interface between Sb2S3 and CuSCN. It is composed of oxidation products, such as thiocyanogens (SCN) 2 or (SCN) n, resulting from the oxidation of SON-derivatives present in the cell, including the p-type semiconductor compound CuSCN and / or added MSCN alkali thiocyanates. When the MSCN alkali metal thiocyanates are not added to the cell, said interface layer is also formed from the photo-catalytic oxidation of CuSCN. However, the addition of MSCN is preferred to obtain higher cell photovoltaic performance. Even if MSCN is not implemented, improved photovoltaic performances are observed but the presence of MSCN favors the improvement of the photovoltaic performances by illumination treatment.

Plus particulièrement, le rapport pondéral de MSCN à CuSCN est de 0,001 à 2. Le rapport optimal varie selon le type de métal alcalin dans MSCN et selon l'absorbeur. Selon les inventeurs, l'amélioration des performances photovoltaïques pourrait être expliquée comme suit. A l'origine, le contact entre Sb2S3 et CuSCN n'est pas optimal au regard du transfert de charges à cause d'interstices existant à l'interface de ces composés. Ainsi les trous photo-induits à l'intérieur de Sb2S3 ne peuvent pas être transférés au CuSCN, il en résulte des performances photovoltaïques faibles. Toutefois, M+ (Li+, Na+ ou K+) et SCN- sont dissous en solution dans de faibles quantités d'eau provenant de la nature hygroscopique de MSCN dans ces mêmes interstices. Sb2S3 est connu comme étant un photo-catalyseur, de sorte que, quand il est irradié par la lumière, il forme des trous et des électrons. Les électrons sont transférés à TiO2 où ils réduisent les espèces chimiques à la surface de Sb2S3, en lui donnant des électrons. Si l'oxygène et H+ sont présents, H20 ou H202 peut être formé avec ces électrons. Les trous photo générés dans Sb2S3 oxydent les espèces chimiques à sa surface. Il est probable que Sb2S3, lui-même, est aussi oxydé par les trous pour former S et Sb3+. SCN- peut être oxydé en (SCN)2 ou polymère (SCN)n, qui est un polymère conducteur électrique connu. Ceci remplit l'espace à l'interface entre CuSCN et Sb2S3, facilitant un transfert de charges à la cellule. Même sans MSCN ajouté, une petite quantité de SCN- est disponible à partir du sulfure de dipropyle, solvant utilisé lors du dépôt de la couche de CuSCN. Ce sont les cinétiques de chaque oxydation qui déterminent les espèces qui seront oxydées. Tandis que les trous générés dans Sb2S3 oxydent MSCN pour former du thiocyanogène (SCN)2 ou des polymères thiocyanogènes (SCN)n, les électrons générés réduisent l'oxygène, et, en conséquence, si l'oxygène n'est pas présent, les électrons se recombineront avec les trous, d'où il résultera que MSCN ne sera pas oxydé. De préférence, une cellule selon l'invention est scellée à l'intérieur de parois, lesdites parois étant au moins en partie transparentes et contenant de préférence une atmosphère de gaz sec. On entend ici par "scellé", un confinement de la cellule entre lesdites parois. Le scellement de la cellule, juste après sa préparation, empêche ou minimise la dégradation de la cellule par une oxydation supplémentaire, en diminuant l'intrusion d'oxygène et d'humidité dans la cellule. Plus particulièrement, ledit composé semi-conducteur de type n transparent est un oxyde métallique tel que TiO2, ZnO ou SnO2 et, de préférence, TiO2. More particularly, the weight ratio of MSCN to CuSCN is 0.001 to 2. The optimum ratio varies depending on the type of alkali metal in MSCN and the absorber. According to the inventors, the improvement in photovoltaic performance could be explained as follows. Originally, the contact between Sb2S3 and CuSCN is not optimal with regard to the transfer of charges because of interstices existing at the interface of these compounds. Thus the photo-induced holes inside Sb2S3 can not be transferred to CuSCN, resulting in low photovoltaic performance. However, M + (Li +, Na + or K +) and SCN- are dissolved in small amounts of water from the hygroscopic nature of MSCN in these same interstices. Sb2S3 is known as a photo-catalyst, so that when it is irradiated by light, it forms holes and electrons. The electrons are transferred to TiO2 where they reduce the chemical species on the surface of Sb2S3, giving it electrons. If oxygen and H + are present, H2O or H2O2 can be formed with these electrons. The photo holes generated in Sb2S3 oxidize the chemical species on its surface. It is likely that Sb2S3, itself, is also oxidized by the holes to form S and Sb3 +. SCN- can be oxidized to (SCN) 2 or polymer (SCN) n, which is a known electrical conductive polymer. This fills the space at the interface between CuSCN and Sb2S3, facilitating a charge transfer to the cell. Even without added MSCN, a small amount of SCN- is available from dipropyl sulfide, the solvent used in depositing the CuSCN layer. It is the kinetics of each oxidation that determine which species will be oxidized. While the holes generated in Sb2S3 oxidize MSCN to form thiocyanogen (SCN) 2 or thiocyanogenic polymers (SCN) n, the electrons generated reduce oxygen, and as a result, if oxygen is not present, the electrons will recombine with the holes, from which it will result that MSCN will not be oxidized. Preferably, a cell according to the invention is sealed inside walls, said walls being at least partly transparent and preferably containing a dry gas atmosphere. By "sealed" is meant here a confinement of the cell between said walls. Sealing the cell, just after its preparation, prevents or minimizes cell degradation by further oxidation, by decreasing the intrusion of oxygen and moisture into the cell. More particularly, said transparent n-type semiconductor compound is a metal oxide such as TiO2, ZnO or SnO2 and, preferably, TiO2.

Des traitements d'illumination sur des couches planes empilées avec différents constituants ont été testés. Toutefois, il n'a pas pu être observé d'effet d'amélioration des performances photovoltaïques aussi significatif que ceux observés dans une configuration interpénétrée. C'est pourquoi, de préférence, une cellule selon l'invention présente une configuration interpénétrée, dans laquelle ledit composé semi-conducteur de type n se présente sous forme d'un substrat poreux comprenant des pores de taille de 10 à 100 nm, la surface interne desdits pores étant revêtue en partie au moins par desdits agrégats de composés absorbeurs, lesdits pores étant remplis dans une proportion volumique d'au moins 10%, de préférence de plus de 15%, avec une couche de remplissage constituée de dit composé semi-conducteur de type p, et lesdites portions de couches d'interface de produits d'oxydation ayant une épaisseur de 0,1 à 5 nm et, de préférence, de 0,1 à 1 nm. Selon d'autres caractéristiques avantageuses d'une cellule selon la présente invention : - le facteur de rugosité dudit substrat poreux, avant dépôt dudit absorbeur, est plus grand que 50, de préférence plus grand que 100, - le substrat poreux est fait de particules ou cristaux, la taille desdites particules ou cristaux étant entre 30 et 50 nm et la taille moyenne des pores étant entre 20 et 50 nm, - le composé semi-conducteur de type n est présent à titre de substrat poreux d'un oxyde métallique et ladite couche de remplissage est constituée de composés semi-conducteurs de type p solides, - l'oxyde métallique semi-conducteur de type n dudit substrat poreux est TiO2, avec une taille moyenne de particules entre 30 et 50 nm et une taille moyenne de pores entre 20 et 50 nm, et - ladite couche de remplissage constitue aussi une surcouche d'au moins 10 nm d'épaisseur et est située par-dessus une des faces du substrat poreux. Illumination treatments on flat layers stacked with different constituents were tested. However, it has not been possible to observe any effect of improvement of the photovoltaic performances as significant as those observed in an interpenetrated configuration. This is why, preferably, a cell according to the invention has an interpenetrated configuration, in which said n-type semiconductor compound is in the form of a porous substrate comprising pores with a size of 10 to 100 nm, the inner surface of said pores being at least partially coated with said aggregates of absorber compounds, said pores being filled in a volume proportion of at least 10%, preferably more than 15%, with a filling layer consisting of said semi compound p-type driver, and said portions of oxidation product interface layers having a thickness of 0.1 to 5 nm and preferably 0.1 to 1 nm. According to other advantageous characteristics of a cell according to the present invention: the roughness factor of said porous substrate, before deposition of said absorber, is greater than 50, preferably greater than 100, the porous substrate is made of particles or crystals, the size of said particles or crystals being between 30 and 50 nm and the average pore size being between 20 and 50 nm, the n-type semiconductor compound is present as a porous substrate of a metal oxide and said filler layer is composed of solid p-type semiconductor compounds, - the n-type semiconductor metal oxide of said porous substrate is TiO2, with an average particle size between 30 and 50 nm and an average pore size between 20 and 50 nm, and said filler layer also constitutes an overlayer of at least 10 nm in thickness and is situated over one of the faces of the porous substrate.

D'autres absorbeurs inorganiques, tels que CdS, ont été testés, montrant que la méthode de la présente invention fonctionne et peut être avantageusement appliquée à d'autres absorbeurs, en combinaison avec TiO2 et CuSCN. On entend par « à base de sulfure d'antimoine » que ledit composé est constitué au moins majoritairement, de préférence essentiellement de sulfure d'antimoine, Sb2S3, le composé de sulfure d'antimoine pouvant toutefois contenir un certain pourcentage en excès d'un des éléments Sb ou S et/ou des ions oxyde et/ou hydroxyde comme substitution partielle des ions sulfure. Other inorganic absorbers, such as CdS, have been tested, showing that the method of the present invention works and can be advantageously applied to other absorbers, in combination with TiO2 and CuSCN. The term "antimony sulphide-based" means that said compound is constituted at least predominantly, preferably substantially antimony sulphide, Sb 2 S 3, the antimony sulphide compound may however contain a certain percentage in excess of one percent. Sb or S elements and / or oxide and / or hydroxide ions as partial substitution of the sulfide ions.

On entend par « transparent » que ledit composé n'absorbe pas de façon significative, c'est-à-dire avec un pourcentage d'absorption inférieur à 35%, les radiations à des longueurs d'ondes entre 400 et 1200 nm et de préférence inférieur à 10% entre 450 et 1200 nm. "Transparency" is understood to mean that said compound does not absorb significantly, that is to say with an absorption percentage of less than 35%, radiation at wavelengths between 400 and 1200 nm and preferably less than 10% between 450 and 1200 nm.

On entend par «absorbeur» que ledit composé absorbe avec un pourcentage d'absorption d'au moins 50%, les radiations dans un intervalle de longueur d'ondes allant de 400 nm jusqu'à un seuil d'absorption compris entre 600 et 1200 nm. De préférence le traitement de recuit thermique consiste en un chauffage à environ 300°C, de préférence sous atmosphère d'azote, de ladite couche de composé absorbeur après application sur une couche dudit composé semi-conducteur de type n ou p. Les dispositifs photovoltaïques selon l'invention basés sur trois composants solides (deux semi-conducteurs transparents, n et p, et un absorbeur) présentent l'avantage d'être d'un bas coût de fabrication, tout en présentant une efficacité photovoltaïque satisfaisante, voir supérieure dans certains modes de réalisation. On entend ici par « taille de pores », la taille d'ouverture des pores, c'est-à-dire la dimension moyenne de leur section transversale et non pas leur longueur ou profondeur dans l'épaisseur de la couche. On entend ici par « facteur de rugosité » le rapport entre la surface interne de la couche poreuse (qui suit la surface interne des pores dont elle est composée) et l'aire projetée de la couche sur son substrat. Cette porosité peut être due au fait que la couche est constituée de particules ou cristaux dont l'agrégation a créé des pores dans l'espace interstitiel entre les particules ou cristaux lors de sa fabrication et/ou à la création de pores directement dans un matériau monolithique ne comportant pas de joint de grain. La rugosité ainsi définie peut être estimée de façon approximative (pour des pores supérieurs à 2 nm et des pores approchant la forme sphérique) par la mesure de la porosité (et de la distribution de taille des pores) en utilisant la technique d'adsorption/désorption d'azote suivie par le calcul de la surface active BET. Le substrat poreux est constitué de particules ou cristaux. On comprend que la surface interne des pores est constituée par la surface desdites particules ou cristaux. De préférence, ledit oxyde métallique semi-conducteur de type n est du TiO2 présentant une taille moyenne de particules de 30 à 50 nm et la taille des pores est de 20 à 50 nm. Pour le TiO2, ces tailles de particules correspondent à une surface BET dudit substrat poreux avant dépôt d'absorbeur, supérieure à 25 m2/g, de préférence encore de 25 à 50 m2/g. Avantageusement, une cellule selon l'invention comprend une couche non poreuse transparente d'un composant semi-conducteur qui est intercalée entre ladite couche poreuse de ce semi-conducteur et la couche de substrat conducteur transparent dit « contact avant ». Cette couche mince (appelée couche barrière) faite du même matériau ou d'un autre du même type (n ou p respectivement) que le matériau de la couche poreuse permet d'éviter tout court-circuit entre le semi-conducteur remplissant les pores et le substrat conducteur transparent dit « contact avant ». Ce substrat conducteur ou « contact avant » peut être constitué d'un verre transparent conducteur commercial. Avantageusement, encore, une cellule selon la présente invention comprend une couche d'épaisseur supérieure à 10 nm d'un dit composant semi-conducteur qui est intercalé entre ladite couche poreuse de semi-conducteur et une dite couche du substrat conducteur dit « contact arrière ». Cette surcouche mince de ce semi-conducteur ou d'un autre de même type que le semi-conducteur remplissant les pores permet d'éviter tout court-circuit entre le semi-conducteur de la couche poreuse et le substrat conducteur dit « contact arrière ». Ce substrat conducteur ou « contact arrière » peut être constitué de charbon ou un autre matériau conducteur comme du métal. The term "absorber" means that said compound absorbs with an absorption percentage of at least 50%, the radiation in a wavelength range from 400 nm to an absorption threshold of between 600 and 1200. nm. Preferably, the thermal annealing treatment consists of heating at approximately 300 ° C., preferably in a nitrogen atmosphere, said absorber compound layer after application to a layer of said n-type or p-type semiconductor compound. The photovoltaic devices according to the invention based on three solid components (two transparent semiconductors, n and p, and an absorber) have the advantage of being of a low manufacturing cost, while having a satisfactory photovoltaic efficiency, see higher in some embodiments. The term "pore size" here means the pore opening size, that is to say the average dimension of their cross section and not their length or depth in the thickness of the layer. The term "roughness factor" is used here to mean the ratio between the inner surface of the porous layer (which follows the inner surface of the pores of which it is composed) and the projected area of the layer on its substrate. This porosity may be due to the fact that the layer consists of particles or crystals whose aggregation has created pores in the interstitial space between the particles or crystals during its manufacture and / or the creation of pores directly in a material monolithic with no grain boundary. The roughness thus defined can be estimated approximately (for pores greater than 2 nm and pores approaching the spherical shape) by measuring the porosity (and the pore size distribution) using the adsorption technique. nitrogen desorption followed by calculation of BET active surface area. The porous substrate consists of particles or crystals. It is understood that the inner surface of the pores is constituted by the surface of said particles or crystals. Preferably, said n-type semiconductor metal oxide is TiO 2 having an average particle size of 30 to 50 nm and the pore size is 20 to 50 nm. For TiO 2, these particle sizes correspond to a BET surface of said porous substrate before absorber deposition, greater than 25 m 2 / g, more preferably 25 to 50 m 2 / g. Advantageously, a cell according to the invention comprises a transparent non-porous layer of a semiconductor component which is interposed between said porous layer of this semiconductor and the transparent conductive substrate layer known as "front contact". This thin layer (called barrier layer) made of the same material or another of the same type (n or p respectively) as the material of the porous layer makes it possible to avoid any short circuit between the semiconductor filling the pores and the transparent conductive substrate known as "front contact". This conductive substrate or "front contact" may consist of a transparent conductive commercial glass. Advantageously, again, a cell according to the present invention comprises a layer of thickness greater than 10 nm of a said semiconductor component which is interposed between the said porous semiconductor layer and a said layer of the conductive substrate called "rear contact ". This thin overcoat of this semiconductor or of another of the same type as the semiconductor filling the pores avoids any short circuit between the semiconductor of the porous layer and the conductive substrate called "back contact" . This conductive substrate or "back contact" may be made of coal or other conductive material such as metal.

Plus particulièrement, une cellule selon la présente invention est caractérisée en ce que : - une première face dudit substrat poreux est déposée sur un premier substrat de contact avant conducteur et transparent tel que du verre conducteur, qui est aussi recouvert d'une couche barrière compacte (non poreuse) transparente de préférence de dit oxyde métallique semi-conducteur de type n, et - ledit substrat poreux constitue une couche d'épaisseur supérieure à 1 pm, de préférence de 2 à 10 pm, - lesdits composés absorbeurs forment des agrégats de taille 10- 200 nm, et - ladite couche de remplissage remplit au moins 10% du volume de pores, de préférence de plus de 15%, et - la deuxième face du substrat poreux est recouverte par un second substrat conducteur de contact arrière, et - de préférence, ladite couche de remplissage constitue aussi une couche de recouvrement d'au moins 10 nm d'épaisseur entre ledit substrat poreux, et la couche conductrice dudit second substrat conducteur de contact arrière, et - ledit substrat poreux et ses couches d'absorption et de remplissage sont confinés entre les deux dits substrats conducteurs de contact avant et contact arrière. Ledit second substrat conducteur de contact arrière peut être transparent ou non, notamment constitué de métal ou de charbon. More particularly, a cell according to the present invention is characterized in that: - a first face of said porous substrate is deposited on a first conductive and transparent front contact substrate such as conductive glass, which is also covered with a compact barrier layer (nonsporous) preferably transparent from said n-type semiconductor metal oxide, and - said porous substrate constitutes a layer with a thickness greater than 1 μm, preferably from 2 to 10 μm, - said absorber compounds form aggregates of size 10-200 nm, and said filler layer fills at least 10% of the pore volume, preferably more than 15%, and the second face of the porous substrate is covered by a second rear contact conductive substrate, and preferably, said filling layer also constitutes an overlap layer at least 10 nm thick between said porous substrate and the conductive layer of said second rear contact conductive substrate, and - said porous substrate and its absorption and filling layers are confined between said two conductive substrates of front contact and rear contact. Said second rear contact conductive substrate may be transparent or not, in particular consisting of metal or coal.

Le dépôt de la couche poreuse nanocristalline de semi-conducteur d'oxyde métallique tel que TiO2 peut être réalisé en utilisant des techniques de fabrication à bas coût telles que celle connue du « doctor blading » (ou « tape casting »), en utilisant des dispersions colloïdales dudit oxyde métallique tel que TiO2, ou telles que la sérigraphie avec une pâte à base dudit oxyde métallique TiO2. Deposition of the porous nanocrystalline layer of metal oxide semiconductor such as TiO2 can be achieved using low cost manufacturing techniques such as that known from "doctor blading" (or "tape casting"), using colloidal dispersions of said metal oxide such as TiO2, or such as screen printing with a paste based on said TiO2 metal oxide.

Le dépôt de la couche d'absorbeur peut être réalisé en utilisant une technique de fabrication à bas coût telle que le dépôt par bain chimique ou l'électro-dépôt. Le remplissage du volume libre de pores avec le deuxième semi- conducteur « transparent » peut être fait en utilisant une technique de fabrication à bas coût telle que l'imprégnation avec une solution du matériau dissous suivi de l'évaporation du solvant, ou par une technique d'imprégnation d'une solution de précurseurs suivie de la méthode de la tournette (« spin coating »), ou par électro-dépôt. Deposition of the absorber layer can be achieved using a low cost manufacturing technique such as chemical bath deposition or electro-deposition. The filling of the free pore volume with the second "transparent" semiconductor can be done using a low cost manufacturing technique such as impregnation with a solution of the dissolved material followed by evaporation of the solvent, or by a technique for impregnating a precursor solution followed by the spin coating method, or by electro-deposition.

Une cellule selon la présente invention peut être préparée par divers procédés d'oxydation contrôlés, tels que les procédés incluant un traitement par chauffage. Toutefois, selon un mode préféré de réalisation, la présente invention fournit un procédé de préparation de cellules, dans lequel lesdits produits d'oxydation de ladite couche d'interface sont obtenus par un traitement d'oxydation par illumination par une lumière visible, en présence d'une atmosphère de gaz contenant de l'oxygène, d'un dispositif comprenant les composants suivants de ladite cellule, une dite couche poreuse d'un composé semi-conducteur de type n transparents et une dite couche de composé semi-conducteur de type p transparent remplissant au moins en partie lesdits pores de ladite couche poreuse, et un composé absorbeur inorganique, présent sous forme d'agrégat, disposé entre lesdites couches desdits composés semi-conducteurs de type n et, respectivement, de type p, lesquelles ne sont, au moins en partie, pas en contact. Plusieurs atmosphères gazeuses ont été testées comprenant, notamment, l'oxygène sec, de l'air synthétique sec sans humidité, de l'air ambiant, de l'azote pur et de l'azote humidifié. Il en a été conclu que l'irradiation en lumière visible sous atmosphère gazeuse contenant de l'oxygène, de préférence de l'air ambiant, conduit à une amélioration des performances photovoltaïques. En effet, des quantités limitées d'humidité contenues dans l'air ambiant conduisent à de meilleurs résultats, mais des taux d'humidité excessifs, au contraire, ont un effet négatif sur les performances photovoltaïques de la cellule. Des performances photovoltaïques moindres ont également été observées sous atmosphère d'azote. Dans ce cas, toutefois, on pense que l'oxygène initialement adsorbé à l'intérieur de la cellule réagit sous illumination en lumière visible. En accord avec cette conclusion, on a observé que, quand la cellule est traitée par chauffage pour éliminer l'eau et l'oxygène adsorbé avant irradiation, l'effet d'amélioration des performances photovoltaïques sous atmosphère N2 diminue. Dans la présente demande, on entend par "lumière visible", une lumière à une longueur d'onde de 400 à 1 200 nm. De préférence, durant le traitement d'illumination, ladite atmosphère de gaz contenant de l'oxygène est de l'air ambiant, de préférence contenant un taux d'humidité inférieur au taux de sursaturation de l'air à la température ambiante. En effet, les performances photovoltaïques de la cellule sont liées au degré d'humidité de l'air ambiant, indiquant par là que l'eau est impliquée dans le transfert de charges. Il est très vraisemblable que l'eau soit formée par réduction de l'oxygène en présence de H+. Toutefois, selon la présente invention, il a pu être observé que de petites quantités d'eau, telles que l'eau résiduelle présente dans l'air ambiant, en dessous de la sursaturation de l'air, en dessous du taux d'humidité à la sursaturation de l'air, sont bénéfiques, mais que des quantités d'eau supérieures dégradent les performances photovoltaïques de la cellule. Selon une autre caractéristique particulière avantageuse de la présente invention, ledit traitement d'illumination comprend l'illumination de la cellule avec une lumière visible de 0,1 à 5 kW/m2, pendant une période de 5 minutes à 20 heures. A cell according to the present invention can be prepared by various controlled oxidation processes, such as processes including heat treatment. However, according to a preferred embodiment, the present invention provides a method for preparing cells, wherein said oxidation products of said interface layer are obtained by an oxidation treatment by illumination by visible light, in the presence an oxygen-containing gas atmosphere, a device comprising the following components of said cell, a said porous layer of a transparent n-type semiconductor compound and a said semiconductor compound layer of the type transparent p filling at least in part said pores of said porous layer, and an inorganic absorber compound, present in aggregate form, disposed between said layers of said n-type and p-type semiconductor compounds, which are not , at least in part, not in contact. Several gaseous atmospheres have been tested including, in particular, dry oxygen, dry synthetic air without moisture, ambient air, pure nitrogen and humidified nitrogen. It has been concluded that irradiation with visible light in gaseous atmosphere containing oxygen, preferably ambient air, leads to an improvement of the photovoltaic performances. In fact, limited amounts of moisture in the ambient air lead to better results, but excessive humidity levels, on the contrary, have a negative effect on the photovoltaic performance of the cell. Lower photovoltaic performances were also observed under a nitrogen atmosphere. In this case, however, it is believed that oxygen initially adsorbed inside the cell reacts under illumination in visible light. Consistent with this conclusion, it has been observed that when the cell is treated by heating to remove water and adsorbed oxygen before irradiation, the effect of improving photovoltaic performance under N2 atmosphere decreases. In the present application, the term "visible light", light at a wavelength of 400 to 1200 nm. Preferably, during the illumination treatment, said oxygen-containing gas atmosphere is ambient air, preferably containing a moisture content lower than the supersaturation rate of air at room temperature. Indeed, the photovoltaic performance of the cell is related to the degree of humidity of the ambient air, indicating that the water is involved in the transfer of charges. It is very likely that water is formed by reduction of oxygen in the presence of H +. However, according to the present invention, it has been observed that small amounts of water, such as the residual water present in the ambient air, below the supersaturation of the air, below the moisture content to supersaturation of the air, are beneficial, but that higher amounts of water degrade the photovoltaic performance of the cell. According to another particular advantageous feature of the present invention, said illumination treatment comprises illumination of the cell with a visible light of 0.1 to 5 kW / m2, for a period of 5 minutes to 20 hours.

Avantageusement encore, ledit traitement d'illumination comprend l'illumination de la cellule dans des conditions de circuit ouvert. Par "circuit ouvert", on entend que les pôles + et - ne sont pas connectés et que les électrons ne peuvent pas sortir de la cellule. En revanche, dans la condition inverse de court-circuit, les pôles + et û sont directement connectés et les électrons peuvent sortir de la cellule. Selon une autre caractéristique avantageuse du procédé de la présente invention, la résistance en série et les paramètres, dont dépend l'efficacité de conversion photovoltaïque de la cellule, tels que la densité de photo-courant à court circuit (Jsc), et la tension circuit ouvert (Voc), sont contrôlés pendant ledit traitement d'illumination et ladite cellule est soumise au dit traitement d'illumination tant que l'efficacité de conversion photovoltaïque augmente, ladite irradiation étant stoppée quand ladite efficacité de conversion photovoltaïque est la plus élevée, et/ou tant que la résistance en série de ladite cellule diminue, ladite irradiation étant stoppée quand ladite résistance est la plus basse. L'efficacité de conversion photovoltaïque dépend du courant de court-circuit (Jsc), de la tension de circuit ouvert (Voc) et du facteur de remplissage (ff). Classiquement, tous les paramètres Jsc, Voc et ff sont améliorés quand les portions de couches interfaciales apparaissent, quand le traitement d'illumination selon l'invention est effectué. La relation entre la résistance en série et les paramètres ci-dessus sera expliquée plus en détail dans la description détaillée ci-après. Advantageously, said illumination treatment comprises illumination of the cell under open circuit conditions. By "open circuit" is meant that the + and - poles are not connected and that the electrons can not leave the cell. On the other hand, in the opposite state of short-circuit, the + and - poles are directly connected and the electrons can leave the cell. According to another advantageous characteristic of the method of the present invention, the series resistance and the parameters on which the photovoltaic conversion efficiency of the cell depends, such as the photocurrent short circuit density (Jsc), and the voltage open circuit (Voc), are monitored during said illumination process and said cell is subjected to said illumination process as the photovoltaic conversion efficiency increases, said irradiation being stopped when said photovoltaic conversion efficiency is highest, and / or as long as the series resistance of said cell decreases, said irradiation being stopped when said resistance is the lowest. The photovoltaic conversion efficiency depends on the short-circuit current (Jsc), the open circuit voltage (Voc) and the fill factor (ff). Conventionally, all the parameters Jsc, Voc and ff are improved when the interfacial layer portions appear, when the illumination treatment according to the invention is carried out. The relationship between the series resistor and the above parameters will be explained in more detail in the detailed description below.

Dans un premier mode de réalisation du procédé de l'invention, ledit traitement d'illumination est réalisé sur une cellule non scellée, ladite cellule étant scellée juste après ledit traitement d'illumination, de préférence sous une atmosphère de gaz sec, de préférence encore sous atmosphère d'azote sec ou d'air synthétique sec. In a first embodiment of the method of the invention, said illumination treatment is performed on an unsealed cell, said cell being sealed just after said illumination treatment, preferably under a dry gas atmosphere, preferably in an atmosphere of dry nitrogen or dry synthetic air.

L'expression "cellule scellée" signifie que la cellule est confinée à l'intérieur desdites parois. Dans un mode préféré de réalisation, on prépare une dite cellule comprenant un composé de thiocyanate de métal alcalin MSCN (6), dans lequel M est un métal alcalin, de préférence Li, Na ou K, en réalisant les étapes dans lesquelles : - on dépose un dit composé absorbeur sur une dite couche poreuse de composé semi-conducteur de type n, et - on introduit un dit sel de thiocyanate de métal alcalin MSCN, que l'on verse sur ledit substrat poreux revêtu dudit composé absorbeur, et - on dépose une dite couche de remplissage de composé semi-conducteur de type p, comprenant CuSCN, sur ledit substrat poreux comprenant ledit composé absorbeur et ledit thiocyanate de métal alcalin MSCN, en y versant par-dessus une solution de CuSCN, de préférence une solution de CuSCN dans du sulfure de dipropyle, et - on réalise ledit traitement d'illumination sur le dispositif ainsi obtenu. L'avantage du nouveau dispositif photovoltaïque de la présente invention consiste en ce qu'il peut conserver une efficacité photovoltaïque élevée lors d'un stockage dans un état scellé tout en maintenant un bas coût de fabrication puisqu'il utilise des matériaux qui n'exigent pas une pureté élevée et puisqu'il peut être fabriqué avec des techniques à bas coût (en particulier, il n'utilise pas de technique sous vide élevé telle que celle utilisée pour les dispositifs à base de silicium). The term "sealed cell" means that the cell is confined inside said walls. In a preferred embodiment, a said cell comprising an alkali metal thiocyanate compound MSCN (6), in which M is an alkali metal, preferably Li, Na or K, is prepared by carrying out the steps in which: depositing said absorber compound on said porous layer of n-type semiconductor compound, and introducing said alkali metal thiocyanate salt MSCN, which is poured onto said porous substrate coated with said absorber compound, and depositing a said p-type semiconductor compound filler layer, comprising CuSCN, on said porous substrate comprising said absorber compound and said MSCN alkali metal thiocyanate, by pouring over a solution of CuSCN, preferably a solution of CuSCN in dipropyl sulphide, and - said illumination treatment is carried out on the device thus obtained. The advantage of the new photovoltaic device of the present invention is that it can maintain high photovoltaic efficiency when stored in a sealed state while maintaining a low manufacturing cost since it uses materials that do not require not high purity and since it can be manufactured with low cost techniques (in particular, it does not use a high vacuum technique such as that used for silicon-based devices).

Les cellules photovoltaïques de la présente invention présentent une meilleure performance photovoltaïque en comparaison avec d'anciens dispositifs utilisant la même conception ; elles présentent en particulier un photocourant à court-circuit supérieur et des efficacités de conversion photovoltaïques supérieures. La présente invention fournit plus précisément un dispositif qui présente un photocourant à court-circuit supérieur ou égal à 10 mA/cm2, une tension à circuit ouvert Voc (à I=0) supérieure à 0,50 V et une efficacité de conversion supérieure à 3 % sous une irradiation de 1 000 W/m2 et les performances photovoltaïques restent stables pendant au moins 300 jours. En plus de cette configuration interpénétrée, les trois constituants doivent satisfaire certaines conditions, notamment en ce qui concerne l'adaptation des bandes d'énergie respectives. En tenant compte du modèle de bande pour des semi-conducteurs comme première approximation, la bande de conduction du composé absorbeur doit être moins négative que la bande de conduction du composé semi-conducteur de type n (dans la convention la plus fréquemment utilisée, les niveaux d'énergie présentent des valeurs négatives, lesquelles démarrent à zéro qui constitue le niveau de vide), et la bande de valence du composé absorbeur doit être plus négative que la bande de valence du composé semi-conducteur de type p, et tout ceci afin de permettre l'injection respectivement d'électrons et de trous. Le fait que les trois constituants soient des matériaux inorganiques et solides fournit l'avantage potentiel d'une durabilité bien plus longue pour des applications extérieures et plus particulièrement pour une application sur les toits de maisons. D'autres avantages et caractéristiques de la présente invention apparaitront plus clairement à la lumière de la description détaillée suivante de différents exemples et modes de réalisation et des résultats obtenus en association avec les figures suivantes. La figure 1 représente la courbe de la densité de photocourant (mA/cm2) en fonction de la tension (V) (courbes I-V) d'une cellule TiO2/Sb2S3/(LiSCN) CuSCN illuminée à 1 soleil (1 006 W/m2) mesurée à différents moments t après le démarrage de l'illumination dans de l'air ambiant en circuit ouvert (la surface active de la cellule étant de 0,54 cm') : (a) t = 0 ; (b) t = 10 minutes ; (c) t = 20 minutes ; (d) t = 100 minutes. Les figures 2A à 2E représentent les courbes d'évolution au cours du temps (t = 0 à 3 000 minutes) de la densité de courant à court- circuit Jsc (figure 2A), de la tension à circuit ouvert Voc (figure 2B), du facteur de remplissage ff (figure 2C), de l'efficacité ri (%) (figure 2D) et de la résistance en série Rs (4) (figure 2E) pendant l'illumination en circuit ouvert et à environ 1 soleil, de cellules TiO2/SbzS3/(LiSCN) CuSCN sous une atmosphère initiale de N2 sec (A), ensuite d'air sec (B) et finalement de N2 sec (C) pour trois différents types de cellules : (o) sans traitement thermique avant l'illumination (stocké dans une boîte à gants sous N2 à température ambiante pendant 15 heures) ; (•) chauffé dans une boîte à gants sous N2 à 80°C pendant 15 heures ; (à) chauffé dans une boîte à gants sous air sec synthétique à 80°C pendant 15 heures. Les figures 3A à 3D représentent les courbes d'évolution au cours du temps (t = 0 à 400 jours) de quatre paramètres de performance normalisés à 1 soleil : densité de courant à court-circuit Jsc (mA/cm2) (figure 3A), tension à circuit ouvert Voc (V) (figure 3B), efficacité ri (%) (figure 3C) et facteur de remplissage ff (figure 3D) sous une irradiation continue d'environ 1 soleil de trois cellules de type TiO2/SbzS3/(LiSCN) CuSCN sous une atmosphère à flux contrôlé dans différentes conditions : (.) flux de N2, circuit ouvert (C.O.) ; (A) flux de N2, court-circuit (C.C.) ; (o) flux d'air synthétique, circuit ouvert (C.O.). The photovoltaic cells of the present invention exhibit better photovoltaic performance compared to older devices using the same design; they have in particular a photocurrent higher short circuit and higher photovoltaic conversion efficiencies. The present invention more specifically provides a device which has a short-circuit photocurrent greater than or equal to 10 mA / cm 2, an open-circuit voltage Voc (at I = 0) greater than 0.50 V and a conversion efficiency higher than 3% under an irradiation of 1000 W / m2 and the photovoltaic performances remain stable for at least 300 days. In addition to this interpenetrating configuration, the three constituents must satisfy certain conditions, especially as regards the adaptation of the respective energy bands. Taking into account the band model for semiconductors as a first approximation, the conduction band of the absorber compound must be less negative than the conduction band of the n-type semiconductor compound (in the convention most frequently used, the energy levels have negative values, which start at zero which is the vacuum level), and the valence band of the absorber compound must be more negative than the valence band of the p-type semiconductor compound, and all this to allow the injection of electrons and holes respectively. The fact that the three constituents are inorganic and solid materials provides the potential advantage of a much longer durability for outdoor applications and more particularly for application on home roofs. Other advantages and features of the present invention will appear more clearly in light of the following detailed description of various examples and embodiments and the results obtained in association with the following figures. FIG. 1 represents the curve of the photocurrent density (mA / cm 2) as a function of the voltage (V) (curves IV) of a TiO 2 / Sb 2 S 3 / (LiSCN) CuSCN cell illuminated at 1 sun (1,006 W / m 2) ) measured at different times t after the start of illumination in open-circuit ambient air (the active area of the cell being 0.54 cm -1): (a) t = 0; (b) t = 10 minutes; (c) t = 20 minutes; (d) t = 100 minutes. FIGS. 2A to 2E show the evolution curves over time (t = 0 to 3000 minutes) of the short-circuit current density Jsc (FIG. 2A), of the open-circuit voltage Voc (FIG. 2B). , the filling factor ff (FIG. 2C), the efficiency ri (%) (FIG. 2D) and the series resistance Rs (4) (FIG. 2E) during the open-circuit illumination and at about 1 sun, of TiO2 / SbzS3 / (LiSCN) CuSCN cells under an initial dry N2 (A) atmosphere, then dry air (B) and finally dry N2 (C) for three different cell types: (o) without heat treatment before illumination (stored in a glove box under N2 at room temperature for 15 hours); (•) heated in a N2 glove box at 80 ° C for 15 hours; (a) heated in a glove box in synthetic dry air at 80 ° C for 15 hours. FIGS. 3A to 3D show the evolution curves over time (t = 0 to 400 days) of four normalized performance parameters at 1 sun: short-circuit current density Jsc (mA / cm 2) (FIG. 3A) , open-circuit voltage Voc (V) (FIG. 3B), efficiency ri (%) (FIG. 3C) and fill factor ff (FIG. 3D) under continuous irradiation of about 1 sun of three TiO2 / SbzS3 / type cells. (LiSCN) CuSCN under controlled flow atmosphere under different conditions: (.) N2 flow, open circuit (CO); (A) N2 flow, short circuit (C.C.); (o) Synthetic air flow, open circuit (OO).

Les figures 4A à 4D représentent les courbes d'évolution de t = 0 à t = 3 000 minutes de l'efficacité r~ (figure 4A), de la densité de courant à court-circuit Jsc (figure 4B), du facteur de remplissage ff (figure 4C), de la tension à circuit ouvert Voc (figure 4D) pendant l'illumination en circuit ouvert et à environ 1 soleil pour des cellules TiO2/SbzS3/(thiocyanate de métal alcalin) CuSCN sous une atmosphère initiale de N2 sec (A), ensuite d'air sec (B) et finalement de N2 sec (C) ayant subi quatre traitements au thiocyanate différents et trois traitements thermiques différents. Pour chaque traitement au thiocyanate : (o) non traité au sel, (A) traité au LiSCN, (^) traité au KSCN, (0) traité au NaSCN pour les cellules traitées thermiquement sous N2 ; les symboles correspondant à la couleur noire représentent les cellules non traitées thermiquement ; les symboles correspondant à la couleur grise représentent des cellules traitées thermiquement sous air sec. La figure 5 représente la courbe d'évolution de t = 0 à t = 3 000 minutes de la résistance en série de la cellule pendant l'illumination en circuit ouvert à environ 1 soleil pour des cellules TiO2/Sb2S3/(thiocyanate de métal alcalin) CuSCN sous une atmosphère initiale de N2 sec (A), ensuite d'air sec (B) et finalement de N2 sec (C) ayant subi quatre traitements au thiocyanates différents et trois traitements thermiques différents. Pour chaque traitement au thiocyanate : (o) non traité au sel (D), (A) traité au LiSCN, (^) traité au KSCN, (0) traité au NaSCN pour les cellules traitées thermiquement sous N2 ; les symboles correspondant à la couleur noire représentent des cellules non traitées thermiquement ; les symboles correspondant à la couleur grise représentent des cellules traitées thermiquement sous air sec. La figure 6 représente les courbes de la densité de photocourant (mA/cm2) en fonction de la tension (V) (courbes I-V) de cellules TiO2/Sb2S3/(KSCN) CuSCN à 1 soleil avec différentes concentrations de solutions d'immersion de KSCN, soit avec les concentrations suivantes pour les symboles suivants : (^) = : 0.001M ; (o) = 0.O1M ; (•) _, (•) 0.1M ; (^) _, (^) 0.5M ; (x) _, (x) 1M ; (A) _, (A) 2M 2M et (A) = 5M. La figure 7 est une représentation schématique de la structure interne d'une cellule avec des portions de couche d'interface oxydée selon l'invention comme observée par une analyse au microscope électronique à transmission (MET). . Section expérimentale 1.1. Préparation de couches compactes et poreuses de TiO2. On a utilisé comme contact avant des verres d'oxyde conducteur transparent (TCO) de SnO2 F-dopé du commerce provenant de Asahi Glass. On a déposé par pyrolyse par pulvérisations une couche barrière à trous compacte de TiO2 d'épaisseur environ 20 nm (confirmé par MEB et MET). On a fabriqué comme décrit dans une publication précédente des couches de TiO2 nanocristallines poreuses d'épaisseur environ 3 pm, de taille moyenne de particules d'environ 40-50 nm et de facteurs de rugosité 150-300. FIGS. 4A to 4D show the evolution curves of t = 0 at t = 3000 minutes of the efficiency r ~ (FIG. 4A), the short-circuit current density Jsc (FIG. 4B), the filling ff (FIG. 4C), open-circuit voltage Voc (FIG. 4D) during open-circuit illumination and at about 1 sun for TiO2 / SbzS3 / (alkali metal thiocyanate) cells CuSCN under an initial N2 atmosphere dry (A), then dry air (B) and finally dry N2 (C) having undergone four different thiocyanate treatments and three different heat treatments. For each thiocyanate treatment: (o) untreated with salt, (A) treated with LiSCN, (^) treated with KSCN, (0) treated with NaSCN for thermally treated cells under N2; the symbols corresponding to the black color represent the untreated cells; the symbols corresponding to the gray color represent heat-treated cells in dry air. FIG. 5 represents the evolution curve of t = 0 at t = 3000 minutes of the series resistance of the cell during open-circuit illumination at about 1 sun for TiO 2 / Sb 2 S 3 / (alkali metal thiocyanate) cells. ) CuSCN under an initial atmosphere of dry N2 (A), then dry air (B) and finally dry N2 (C) having undergone four different thiocyanate treatments and three different heat treatments. For each thiocyanate treatment: (o) untreated with salt (D), (A) treated with LiSCN, (^) treated with KSCN, (0) treated with NaSCN for cells treated thermally under N2; the symbols corresponding to the black color represent non-heat treated cells; the symbols corresponding to the gray color represent heat-treated cells in dry air. FIG. 6 shows the photocurrent density (mA / cm 2) versus voltage (V) curves (curves IV) of 1 TiO 2 / Sb 2 S 3 / (KSCN) CuSCN cells at sun with different concentrations of KSCN, ie with the following concentrations for the following symbols: (^) =: 0.001M; (o) = 0.O1M; (•) _, (•) 0.1M; (?), (?) 0.5M; (x) _, (x) 1M; (A), (A) 2M 2M and (A) = 5M. FIG. 7 is a schematic representation of the internal structure of a cell with portions of an oxidized interface layer according to the invention as observed by Transmission Electron Microscopy (TEM) analysis. . Experimental section 1.1. Preparation of compact and porous TiO2 layers. Transparent conductive oxide (TCO) glasses of commercially available F-doped SnO2 from Asahi Glass were used as the front contact. Spin pyrolysis was deposited on a TiO 2 compact hole barrier layer about 20 nm thick (confirmed by MEB and MET). Porous nanocrystalline TiO 2 layers having a thickness of about 3 μm, average particle size of about 40-50 nm and 150-300 roughness factors were manufactured as described in a previous publication.

1.2. Préparation de cellules Ti02/Sb2S3/(thiocyanate de métal alcalin) CuSCN. On a déposé du sulfure d'antimoine sur le TiO2 nanocristallin poreux par dépôt en bain chimique (DBC)3-9 comme décrit ci-dessous. 1.2. Preparation of TiO2 / Sb2S3 / (alkali metal thiocyanate) CuSCN cells. Antimony sulphide was deposited on the porous nanocrystalline TiO 2 by Chemical Bath Deposition (DBC) 3-9 as described below.

On a obtenu le bain DBC en préparant une solution initiale de SbCl3 environ 1 M dans de l'acétone et en la diluant avec une solution aqueuse froide de Na25203 environ 1 M et de l'eau froide afin d'obtenir des concentrations finales en Sb3+ et S2O32- respectivement d'environ 0,025 M et d'environ 0,25 M. On a immergé verticalement les échantillons dans le bain et on les a placés dans un réfrigérateur à 5-10°C. On a laissé la réaction DBC se faire sur une durée typique de 2 heures. On a ensuite rincé les échantillons deux fois dans deux béchers contenant de l'eau distillée, en immergeant l'échantillon successivement dans chaque bécher et en secouant pendant 5 secondes et on les a séchés en soufflant du N2 gazeux à la surface de l'échantillon horizontalement pendant plusieurs secondes. On a après cela recuit les échantillons dans une boîte à gants sous azote à 300-320°C pendant environ 15-30 minutes. On a ensuite immergé les échantillons dans une solution aqueuse 0,5 M de l'un ou l'autre des sels parmi LiSCN, KSCN ou NaSCN pendant 19 30 secondes. On a également préparé à des fins de comparaison des échantillons non traités au sel. On a également utilisé à des fins de comparaison d'autres concentrations pour le sel de KSCN. On a ensuite séché les échantillons par soufflage de N2 gazeux sur la surface pendant plusieurs secondes. On a, juste après ce procédé, réalisé un remplissage avec CuSCN par imprégnation et évaporation d'une solution de CuSCN dans du sulfure de dipropyle et on a, juste après le remplissage de CuSCN, déposé un contact arrière de couche d'or d'épaisseur approximativement 40 nm par évaporation thermique en utilisant un évaporateur Edwards 306. The DBC bath was obtained by preparing an initial solution of about 1M SbCl3 in acetone and diluting it with cold aqueous solution of about 1M Na25203 and cold water to obtain final concentrations of Sb3 +. and S2O32- about 0.025 M and about 0.25 M, respectively. The samples were immersed vertically in the bath and placed in a refrigerator at 5-10 ° C. The DBC reaction was allowed to proceed for a typical duration of 2 hours. The samples were then rinsed twice in two beakers containing distilled water, immersing the sample successively in each beaker and shaking for 5 seconds and dried by blowing N2 gas on the surface of the sample. horizontally for several seconds. After this, the samples were annealed in a glove box under nitrogen at 300-320 ° C for about 15-30 minutes. The samples were then immersed in 0.5M aqueous solution of either of LiSCN, KSCN or NaSCN for 19 seconds. Salt untreated samples were also prepared for comparison. Other concentrations for the KSCN salt were also used for comparison purposes. The samples were then dried by blowing N2 gas on the surface for several seconds. Just after this process, a filling with CuSCN was carried out by impregnation and evaporation of a solution of CuSCN in dipropyl sulphide and, just after the filling of CuSCN, a gold layer back contact was deposited. approximately 40 nm thickness by thermal evaporation using an Edwards 306 evaporator.

1.3. Séchage de la cellule par traitement thermique. On a stocké, jusqu'à leur caractérisation, certaines des cellules achevées dans les trois conditions différentes suivantes 1. dans une boîte à gants sous azote à température ambiante pendant 15 heures (citées ci-après comme cellules non traitées thermiquement), 2. sur une plaque chauffante à 80°C disposée dans une boîte à gants sous azote pendant 15 heures (citées comme cellules traitées thermiquement sous N2), 3. sur une plaque chauffante à 80°C disposée dans une boîte à gants sous air sec synthétique pendant 15 heures (citées comme cellules traitées thermiquement sous air sec). Ces post-traitements après le dépôt de l'électrode de contact arrière constituent le procédé final de la préparation de la cellule : on a réalisé un test afin de vérifier l'effet du séchage sur la cellule (tel que l'élimination de traces possibles de solvant de sulfure de dipropyle utilisé dans le remplissage de CuSCN et l'effet de l'humidité résiduelle à l'intérieur de la cellule). 1.3. Drying of the cell by heat treatment. Until their characterization, some of the cells completed under the following three different conditions were stored in a glove box under nitrogen at room temperature for 15 hours (hereinafter referred to as non-heat treated cells). a hot plate at 80 ° C placed in a glove box under nitrogen for 15 hours (cited as thermally treated cells under N2), 3. on a hot plate at 80 ° C disposed in a glove box in synthetic dry air for 15 hours. hours (cited as heat-treated cells in dry air). These post-treatments after the deposition of the rear contact electrode constitute the final process of the preparation of the cell: a test was carried out in order to verify the effect of the drying on the cell (such as the elimination of possible traces of dipropyl sulfide solvent used in CuSCN filling and the effect of residual moisture inside the cell).

On a enregistré avec les montages cités les mesures des courbes courant-tension I-V et l'efficacité quantique (QE également connu sous IPCE). 1.4. Traitement d'illumination. The measurements of current-voltage curves I-V and quantum efficiency (QE also known as IPCE) were recorded with the assemblies mentioned. 1.4. Illumination treatment.

On a soumis les cellules à une illumination sous différentes atmosphères gazeuses afin d'observer l'effet du gaz et des traitements thermiques. Ce traitement d'illumination consiste en une irradiation d'environ 1 soleil (environ 1 000 W/m2) en circuit ouvert de 20 minutes à 1 200 minutes dans une atmosphère contrôlée de gaz. On a laissé les cellules dans un simulateur solaire sous illumination continue avec une irradiation proche de 1 soleil. On n'a pas contrôlé la température de la cellule mais elle se trouvait dans l'intervalle d'environ 30-35°C. On a réalisé l'illumination dans les trois conditions suivantes : (a) air ambiant (air environnant) ou (b) atmosphère contrôlée d'air sec synthétique ou (c) flux de N2 gazeux. On a périodiquement mesuré les courbes I-V pendant l'illumination. On a scellé les cellules avant l'illumination comme suit. On les a déposées dans un récipient pour cellule constitué d'une boîte métallique avec une fenêtre en verre pour l'illumination et une entrée et une sortie de gaz pour permettre un environnement contrôlé en gaz, sous un flux contrôlé de gaz soit : (a) de N2 sec, soit (b) d'air sec synthétique. On a ensuite réalisé les mesures des cellules scellées dans de telles atmosphères contrôlées. On les a initialement illuminées dans de l'air sec synthétique pendant quelques heures. On a soit modifié l'atmosphère gazeuse par N2, soit on l'a conservée en air sec et on a maintenu en continu un faible flux de ce gaz. On a laissé les cellules soit en circuit ouvert, soit en court-circuit et on a réalisé la mesure de la performance d'instant en instant. On a dans ces tests de stabilité contrôlé l'évolution des paramètres de performance pour trois cellules dans des états différents sur presque une année. The cells were subjected to illumination under different gaseous atmospheres in order to observe the effect of gas and heat treatments. This illumination treatment consists of an irradiation of about 1 sun (about 1000 W / m2) in open circuit from 20 minutes to 1200 minutes in a controlled atmosphere of gas. The cells were left in a solar simulator under continuous illumination with irradiation close to 1 sun. The temperature of the cell was not controlled but was in the range of about 30-35 ° C. Illumination was achieved under the following three conditions: (a) ambient air (surrounding air) or (b) controlled atmosphere of synthetic dry air or (c) flow of N2 gas. The I-V curves were periodically measured during illumination. The cells were sealed prior to illumination as follows. They are deposited in a cell container consisting of a canister with a glass window for illumination and a gas inlet and outlet to allow a controlled gas environment, under a controlled flow of gas either: (a ) dry N2, or (b) synthetic dry air. Sealed cell measurements were then made in such controlled atmospheres. They were initially illuminated in synthetic dry air for a few hours. The N 2 gas atmosphere was either modified or stored in dry air and a low flow of this gas was continuously maintained. The cells were left open or short-circuited and performance was measured from moment to moment. In these controlled stability tests, the evolution of performance parameters for three cells in different states over almost a year is examined.

1.5. Mesures. On a périodiquement mesuré les courbes I-V ainsi que l'évolution de Jsc (mA/cm2), de Voc (V), de ff, de la résistance en série Rs (4) et de l'efficacité ri (%). 1.5. Measures. The I-V curves and the evolution of Jsc (mA / cm2), Voc (V), ff, the Rs series resistance (4) and the efficiency ri (%) were periodically measured.

On a estimé la résistance en série de cellules solaires à partir d'un seul tracé I-V sous illumination. Ceci consiste à obtenir la dérivée de la courbe I-V (sous une seule irradiation) en balayant jusqu'à une tension de polarisation en sens direct suffisamment élevée afin de réaliser un plateau sur le tracé de (-dV/dI)=f(V), lequel fournit directement la valeur de Rs. On a obtenu les images MEB avec un microscope électronique à balayage à effet de champ Hitachi S-4700 auquel était couplé un système SIX EDX (microanalyse aux rayons X Energie-Dispersive) Noran. On a ensuite réalisé une analyse MET avec un microscope JEOL 2100F FEG-200 kV, équipé d'un accessoire STEM, et d'un dispositif d'analyse JEOL JED-2300T EDX intégré. The solar cell series resistance was estimated from a single I-V plot under illumination. This consists in obtaining the derivative of curve IV (under a single irradiation) by scanning up to a sufficiently high forward bias voltage in order to make a plateau on the (-dV / dI) = f (V) plot. , which directly provides the value of Rs. SEM images were obtained with a Hitachi S-4700 field-effect scanning electron microscope coupled with Noran's SIX EDX (Energy-Dispersive X-Ray Microanalysis) system. MET analysis was then performed with a JEOL 2100F FEG-200 kV microscope, equipped with a STEM accessory, and an integrated JEOL JED-2300T EDX analysis device.

2. Exemples On a réalisé les exemples 1 à 4 suivants avec le matériau et selon les procédés décrits dans le paragraphe 1 ci-dessus et les résultats sont discutés dans le paragraphe 3. 2. Examples The following Examples 1-4 were carried out with the material and according to the methods described in paragraph 1 above and the results are discussed in paragraph 3.

Exemple comparatif (1) On a préparé une cellule scellée non traitée TCO/(TiO2 nanocristallin)/Sb2S3/CuSCN/Au pour une utilisation et on a caractérisé sa performance photovoltaïque sous atmosphère de N2. L'efficacité de conversion d'énergie était inférieure à 0,1 %. Comparative Example (1) An untreated TCO / (Nanocrystalline TiO2) / Sb2S3 / CuSCN / Au sealed cell was prepared for use and its photovoltaic performance was characterized under N2 atmosphere. The energy conversion efficiency was less than 0.1%.

Exemple (2) On a traité la même cellule que dans l'exemple (1) par un traitement d'illumination de l'invention et on l'a caractérisée sous air ambiant (air environnant). L'efficacité a augmenté jusqu'à 1,2 % en 15 heures après le démarrage de l'illumination en raison de la formation de ladite couche d'interface d'espèces oxydées. Toutefois, lors de la modification de l'atmosphère par N2, la performance a chuté à 0,4 % en raison d'une formation insuffisante de la couche d'interface avec cette composition de cellule. Example (2) The same cell as in Example (1) was treated with an illumination treatment of the invention and was characterized under ambient air (surrounding air). Efficiency increased to 1.2% in 15 hours after illumination started because of the formation of said oxidized species interface layer. However, when the atmosphere was changed by N2, the performance dropped to 0.4% due to insufficient formation of the interface layer with this cell composition.

Exemple comparatif (3) On a préparé une cellule TCO/(TiO2 nanocristallin)/Sb2S3/LiSCN, CuSCN/Au et on l'a caractérisée pour sa performance voltaïque sous une atmosphère de N2 avec un traitement d'illumination. On a introduit le LiSCN dans la cellule en immergeant l'échantillon dans une solution aqueuse de LiSCN 0,05 M avant le dépôt de CuSCN. L'efficacité initiale au démarrage de l'illumination était d'environ 0,2 %, elle a ensuite augmenté jusqu'à 1,5 % en 5 jours en laissant la cellule en circuit ouvert sous illumination. La lente évolution de la performance est attribuée au manque d'oxygène pour la formation de la couche d'interface. Seul l'oxygène adsorbé existant initialement à l'intérieur de la cellule semble être fonctionnel. La formation de la couche d'interface n'apparaît pas en raison de la quantité limitée d'oxygène. Comparative Example (3) A TCO / (Nanocrystalline TiO2) / Sb2S3 / LiSCN, CuSCN / Au cell was prepared and characterized for its voltaic performance under an N2 atmosphere with illumination treatment. LiSCN was introduced into the cell by immersing the sample in 0.05 M aqueous LiSCN solution prior to CuSCN deposition. The initial efficiency at start of illumination was about 0.2%, then increased to 1.5% in 5 days leaving the cell in open circuit under illumination. The slow evolution of the performance is attributed to the lack of oxygen for the formation of the interface layer. Only adsorbed oxygen initially existing inside the cell seems to be functional. The formation of the interface layer does not appear due to the limited amount of oxygen.

Exemple (4) de la présente invention On a illuminé la même cellule que dans l'exemple (3) et on l'a mesurée sous air sec. L'efficacité initiale était d'environ 0,2 %, elle a ensuite augmenté jusqu'à 3,8 % en 2 heures en laissant la cellule en circuit ouvert sous illumination. L'évolution plus rapide de la performance est due à la formation de la couche d'interface en présence d'oxygène et d'illumination. On a pu maintenir pendant plus de 300 jours une efficacité supérieure à 1,7 % lors de la modification en atmosphère de N2 après le traitement d'illumination. Example (4) of the present invention The same cell as in Example (3) was illuminated and measured in dry air. Initial efficiency was about 0.2%, then increased to 3.8% in 2 hours leaving the cell in open circuit under illumination. The faster evolution of the performance is due to the formation of the interface layer in the presence of oxygen and illumination. It has been possible to maintain for more than 300 days an efficiency higher than 1.7% during the modification in N2 atmosphere after the illumination treatment.

3. Résultats et discussion 3.1. Performance de la cellule avec illumination dans l'air ambiant. Les cellules étaient fortement influencées par l'illumination en ce que la performance de la cellule a typiquement évolué à partir d'une faible efficacité initiale jusqu'à une efficacité plus élevée lors d'une mise en contact avec de l'air ambiant pendant l'illumination et le stockage. Il a été montré que l'oxygène était impliqué dans cet effet. La meilleure efficacité de cellule était de 3,7 % à environ 1 soleil pour des cellules traitées au LiSCN. Il a été montré que les cellules fonctionnaient pendant plus de 300 jours en conservant une efficacité supérieure à 1,5 0/0 à environ 1 soleil. 3. Results and discussion 3.1. Performance of the cell with illumination in the ambient air. The cells were strongly influenced by illumination in that cell performance typically evolved from a low initial efficiency to a higher efficiency when placed in contact with ambient air for a period of time. illumination and storage. It has been shown that oxygen is involved in this effect. The best cell efficiency was 3.7% at about 1 sun for LiSCN treated cells. The cells have been shown to function for more than 300 days maintaining an efficiency greater than 1.5% at about 1 sun.

On a stocké les cellules pendant la nuit dans une boîte à gants sous N2 avant la mesure. On a obtenu des efficacités de cellules plus élevées après avoir maintenu les cellules sous une illumination à 1 soleil dans de l'air ambiant et en circuit ouvert pendant environ 20-200 minutes. Les cellules ont présenté avant l'illumination une efficacité typiquement < 1 % dans leurs premières mesures I-V. La figure 1 présente l'évolution des courbes I-V d'une des meilleures cellules pendant l'illumination. Comme représenté dans la figure, la performance s'est améliorée au cours du temps, l'efficacité de cellule la plus élevée r~ à environ 1 soleil (1006 W/m2) et à t = 100 minutes après le démarrage de l'illumination étant de 3,7 % avec une densité de courant à court-circuit Jsc normalisée à 1 soleil de 11,6 mA/cm2, une tension à circuit ouvert Voc de 0,56 V et un facteur de remplissage ff de 0,58 alors que l'efficacité initiale avant le démarrage de l'illumination (t = 0) était seulement de 0,8 %. La durée nécessaire pour atteindre l'efficacité maximale a varié de cellule à cellule. Dans une expérience systématique réalisée sur environ 36 cellules fabriquées et soumises aux mesures dans des conditions similaires avec un traitement au LiSCN, l'efficacité de la cellule se trouvait dans l'intervalle de 1,5-3,7 % (moyenne 2,9 %), Jsc dans l'intervalle de 6,1-13,2 mA/cm2 (moyenne 10,5 mA/cm2), Voc dans l'intervalle de 0,43-0,58 V (moyenne 0,53 V) et ff dans l'intervalle de 0,44-0,60 (moyenne 0,52). Bien que l'on ait utilisé un traitement au LiSCN pour des cellules présentant une configuration TiO2/Sb2S3/CuSCN pour leurs performances supérieures, on a trouvé que des cellules non traitées au sel bénéficient également de l'effet d'illumination à partir d'une efficacité initiale à 1 soleil de < 0,5 % jusqu'à une efficacité finale de 1-1,5 % (Jsc environ 6-9 mA/cm2, Voc environ 0,4, ff environ 0,4). Leur évolution de performance pendant l'illumination est plus lente que pour les cellules traitées au LiSCN, la durée nécessaire pour atteindre la performance maximale étant typiquement d'environ 10-20 heures. Une résistance en série plus élevée et une Voc plus faible sont caractéristiques des cellules non traitées au sel. On a également étudié différentes cellules traitées au sel utilisant différents thiocyanates, tels que KSCN et NaSCN. Bien qu'elles présentaient un comportement légèrement différent, la tendance générale était similaire à celle des cellules traitées au LiSCN. The cells were stored overnight in a glove box under N2 prior to measurement. Higher cell efficiencies were obtained after holding the cells under a sunlight in ambient air and in an open circuit for about 20-200 minutes. The cells presented before illumination an efficiency typically <1% in their first I-V measurements. Figure 1 shows the evolution of the I-V curves of one of the best cells during illumination. As shown in the figure, the performance improved over time, the highest cell efficiency r ~ at about 1 sun (1006 W / m2) and at t = 100 minutes after the start of illumination being 3.7% with a 1-sun normalized short circuit current density of 11.6 mA / cm 2, an open-circuit voltage Voc of 0.56 V and a fill factor ff of 0.58 then that the initial efficiency before the start of illumination (t = 0) was only 0.8%. The time required to achieve maximum efficacy varied from cell to cell. In a systematic experiment performed on approximately 36 cells made and measured under similar conditions with LiSCN treatment, the cell efficiency was in the range of 1.5-3.7% (mean 2.9%). %), Jsc in the range of 6.1-13.2 mA / cm 2 (average 10.5 mA / cm 2), Voc in the range of 0.43-0.58 V (average 0.53 V) and ff in the range of 0.44-0.60 (mean 0.52). Although LiSCN treatment was used for cells with a TiO2 / Sb2S3 / CuSCN configuration for their superior performance, it was found that non-salt-treated cells also benefit from the illumination effect from an initial efficiency at 1 sun of <0.5% to a final efficiency of 1-1.5% (Jsc about 6-9 mA / cm 2, Voc about 0.4, ff about 0.4). Their performance evolution during illumination is slower than for LiSCN-treated cells, the time required to reach peak performance typically being about 10-20 hours. Higher series resistance and lower Voc are characteristic of untreated salt cells. Different salt treated cells using different thiocyanates, such as KSCN and NaSCN, were also studied. Although slightly different in behavior, the overall pattern was similar to that of LiSCN-treated cells.

La différence de comportement peut être liée à la différence de leur nature hygroscopique ou du type de cation et du volume de celui-ci. Les résultats détaillés seront cités ci-après. L'effet de l'illumination est également apparu sans la partie UV du rayonnement (en utilisant un filtre de séparation des UV séparant à coefficient de transmission de 100 % < 500 nm), de telle sorte que l'effet de l'illumination n'est pas l'exclusivité des UV, contrairement aux effets UV cités en utilisant d'autres cellules de TiO2 nanocristallinio On a, à la suite des résultats ci-dessus, commencé à évaluer la stabilité des cellules scellées qui ont été préparées sous atmosphère de N2. Il est alors apparu qu'elles ne présentaient pas le même effet d'illumination que celui des cellules exposées à de l'air ambiant. Ceci suggère que l'oxygène et/ou l'humidité sont liés à l'effet d'illumination observé. On a, afin de clarifier ces influences, réalisé des expériences sous une atmosphère contrôlée comme décrit ci-dessous. The difference in behavior may be related to the difference in their hygroscopic nature or the type of cation and the volume of the latter. The detailed results will be quoted below. The effect of illumination also appeared without the UV portion of the radiation (using a separating UV filter with 100% transmission coefficient <500 nm), so that the effect of the illumination It is not exclusive to UV, unlike the UV effects cited by using other nanocrystalline TiO 2 cells. Following the above results, the stability of the sealed cells prepared under N2. It then appeared that they did not have the same illumination effect as that of cells exposed to ambient air. This suggests that oxygen and / or moisture are related to the observed illumination effect. In order to clarify these influences, experiments were carried out under a controlled atmosphere as described below.

3.2. Effet du gaz et de la chaleur dans l'illumination. On a soumis trois types différents de cellules traitées thermiquement ou non traitées thermiquement, tels que décrits dans le paragraphe 1.3, à une illumination dans différentes atmosphères gazeuses afin d'observer l'effet du gaz et des traitements thermiques, l'illumination à environ 1 soleil (en maintenant la température de la cellule à 40°C) démarrant sous N2 sec pendant 500 minutes (environ 8 heures), continuant sous air sec pendant 1 000 minutes (environ 16,5 heures), puis finalement sous N2 sec à nouveau pendant 1 200 minutes (environ 20 heures). On a périodiquement mesuré pendant l'illumination en circuit ouvert les courbes I-V. La figure 2 représente l'évolution de Jsc (mA/cm2), de Voc (V), de ff, de la résistance en série Rs (4) et de l'efficacité ri (%) pendant l'illumination. On peut voir la nette différence de tous les paramètres de performance entre la première illumination sous N2 sec et l'illumination subséquente sous air sec pour tous les trois différents types de cellules. Il est clair que l'oxygène joue un rôle important dans l'amélioration de la performance de la cellule. 3.2. Effect of gas and heat in the illumination. Three different types of thermally treated or non-heat treated cells, as described in section 1.3, were subjected to illumination in different gaseous atmospheres in order to observe the effect of gas and heat treatments, illumination at about 1 sunshine (maintaining the temperature of the cell at 40 ° C) starting under N2 dry for 500 minutes (about 8 hours), continuing under dry air for 1000 minutes (about 16.5 hours), then finally under N2 dry again for 1200 minutes (about 20 hours). The I-V curves were periodically measured during open-circuit illumination. Figure 2 shows the evolution of Jsc (mA / cm2), Voc (V), ff, Rs series resistance (4) and efficiency ri (%) during illumination. The clear difference in all performance parameters can be seen between the first dry N2 illumination and the subsequent dry air illumination for all three different cell types. It is clear that oxygen plays an important role in improving the performance of the cell.

Il est à noter dans la première illumination sous N2 sec de la figure 2 que la cellule traitée thermiquement sous N2 présentait le ri le plus faible avec les Jsc et Voc les plus faibles parmi les trois types de cellules. Bien qu'il existait une légère évolution des paramètres de performance, telle que Voc, ff et Rs pour la cellule traitée thermiquement sous N2, le ri était presque constant à des valeurs plus faibles. Il est également à noter que la résistance en série initiale de la cellule traitée thermiquement sous N2 était significativement plus élevée que celle des autres cellules. Il est apparu, pour la cellule non traitée thermiquement, une nette évolution de ri au contraire de la cellule traitée thermiquement sous N2, comme représenté dans la figure. Sa résistance en série initiale était la plus faible parmi les trois types de cellules. Pour la cellule traitée thermiquement sous air sec, on peut remarquer les Jsc, Voc et ri les plus élevés parmi les cellules et la Rs bien plus faible que pour la cellule traitée thermiquement sous N2 au départ. Ensuite les Jsc, Voc et ri de la cellule traitée thermiquement sous air sec sont ensuite plus faibles que ceux de la cellule non traitée thermiquement 30 minutes après le démarrage de l'illumination. On peut interpréter de tels comportements pendant la première illumination sous N2 sec comme suit. La cellule non traitée thermiquement contient le plus d'eau résiduelle parmi les cellules, fournissant le Rs le plus faible avant l'illumination. Elle contient également de l'oxygène adsorbé pendant la fabrication de la cellule, fournissant l'influence de l'oxygène sur l'illumination. L'eau résiduelle proviendrait de l'hygroscopicité du LiSCN associée au procédé chimique par voie humide pour la préparation de la cellule. La relation entre la résistance en série et la teneur en eau est basée sur des résultats obtenus dans des expériences séparées, dans lesquelles la résistance en série est significativement abaissée par l'humidité du gaz ambiant. La cellule traitée thermiquement sous N2 contient le moins d'eau et d'oxygène adsorbé à l'intérieur de la cellule, il en résulte la résistance série Rs la plus élevée et presque aucun effet de l'oxygène pendant l'illumination dans le sens de l'amélioration de la performance. On peut cependant noter une diminution remarquable de Rs pour cette cellule pendant l'illumination dans la figure. Ceci est interprété comme une conséquence du fait que la cellule contient encore une faible quantité d'oxygène pour occasionner cette modification avec l'illumination. On peut considérer les réactions possibles suivantes impliquant l'oxygène et l'illumination : une oxydation photocatalytique d'impuretés organiques, telles que le solvant de sulfure de dipropyle, et/ou le dopage de CuSCN avec (SCN)2 formé par oxydation photocatalytique de SCN- ou avec des espèces d'oxygène actives, telles que des radicaux OH. On pense que la cellule traitée thermiquement sous air sec contient moins d'eau que la cellule non traitée thermiquement et plus d'oxygène adsorbé que la cellule traitée thermiquement sous N2. Cette teneur plus élevée en oxygène mène ainsi à une Rs initiale plus faible même juste après le démarrage de l'illumination malgré sa teneur moindre en eau avant l'illumination. Une autre interprétation possible consiste en ce que l'illumination peut se faire dans N2 même en l'absence d'oxygène adsorbé mais une augmentation du photocourant apparaîtrait sur une durée bien plus longue (plusieurs jours). Ce processus pourrait dans un tel cas être dû à l'élimination ou à la photodégradation d'impuretés organiques sous flux gazeux, peut-être assistée par le sulfure d'antimoine photoactif. L'effet bénéfique de l'oxygène sur la Voc et la résistance en série ne serait cependant pas atteint sous N2, comme expliqué ci-dessous, et l'efficacité finale dans une atmosphère de N2 après une illumination continue pendant plusieurs jours serait inférieure à celle dans une atmosphère d'air sec. On peut voir dans les figures 2 l'évolution rapide de Jsc, Voc et r~ dans l'illumination subséquente sous air sec. Il est à noter dans la figure une diminution initiale de ff pour les trois types de cellules juste après la modification en l'illumination sous air sec. Une telle diminution correspond à l'augmentation de Jsc comme représenté dans la figure. La diminution de ff suggère que l'évolution de la performance de la cellule n'est pas nécessairement liée uniquement à la résistance en série. Nous interprétons un tel comportement comme suit : le photocourant augmente par un certain mécanisme lors du démarrage de l'illumination sous air sec ; la résistance en série n'est cependant pas assez faible pour maintenir un ff plus élevé avec un photocourant plus élevé dans l'étape initiale de l'illumination sous air sec, résultant en une diminution de ff. La diminution de Rs accompagne cependant le procédé, permettant de récupérer lentement ff après avoir atteint son minimum. L'augmentation de Voc sous air sec contribue également à récupérer ff. On peut nettement le remarquer, particulièrement pour la cellule traitée thermiquement sous N2 sec. On peut conclure à partir de la discussion précédente que l'oxygène a deux rôles indépendants : le premier consiste à abaisser Rs et le second à augmenter Jsc et Voc indépendamment de Rs. Le rôle de l'eau résiduelle présente à l'intérieur de la cellule n'est pas clair aujourd'hui bien que l'on trouve que l'eau accélère la dégradation de la cellule particulièrement avec l'oxygène. It should be noted in the first illumination under N2 sec of FIG. 2 that the heat treated cell under N2 had the lowest ri with the weakest Jsc and Voc among the three cell types. Although there was a slight change in the performance parameters, such as Voc, ff, and Rs for the heat treated cell under N2, the rI was nearly constant at lower values. It should also be noted that the initial series resistance of the thermally treated cell under N2 was significantly higher than that of the other cells. It appeared, for the untreated heat cell, a clear evolution of ri unlike the thermally treated cell under N2, as shown in FIG. Its initial series resistance was the lowest of the three cell types. For the heat-treated cell under dry air, the highest Jsc, Voc and ri can be observed among the cells and the Rs much lower than for the heat-treated cell under N2 at the start. Then the Jsc, Voc and ri of the cell heat treated in dry air are then lower than those of the untreated heat cell 30 minutes after the start of the illumination. Such behaviors can be interpreted during the first illumination under N2 sec as follows. The untreated heat cell contains the most residual water among the cells, providing the lowest Rs before illumination. It also contains adsorbed oxygen during cell manufacture, providing the influence of oxygen on illumination. The residual water comes from the hygroscopicity of LiSCN associated with the wet chemical process for the preparation of the cell. The relationship between the series resistance and the water content is based on results obtained in separate experiments, in which the series resistance is significantly lowered by the humidity of the ambient gas. The heat-treated cell under N2 contains the least water and oxygen adsorbed inside the cell, resulting in the highest Rs series resistance and almost no effect of oxygen during illumination in the direction performance improvement. Note, however, a remarkable decrease in Rs for this cell during illumination in the figure. This is interpreted as a consequence of the fact that the cell still contains a small amount of oxygen to cause this change with illumination. The following possible reactions involving oxygen and illumination may be considered: photocatalytic oxidation of organic impurities, such as the dipropyl sulfide solvent, and / or doping of CuSCN with (SCN) 2 formed by photocatalytic oxidation of SCN- or with active oxygen species, such as OH radicals. It is believed that the heat-treated cell in dry air contains less water than the untreated heat cell and more adsorbed oxygen than the heat-treated cell under N2. This higher oxygen content thus leads to a lower initial Rs even just after the start of illumination despite its lower water content before illumination. Another possible interpretation is that the illumination can be done in N2 even in the absence of adsorbed oxygen but an increase in the photocurrent would appear over a much longer period (several days). This process could in this case be due to the removal or photodegradation of organic impurities under a gas flow, possibly assisted by photoactive antimony sulphide. The beneficial effect of oxygen on the Voc and the series resistance would not be reached under N2, as explained below, and the final efficiency in an N2 atmosphere after continuous illumination for several days would be less than that in an atmosphere of dry air. We can see in Figures 2 the rapid evolution of Jsc, Voc and r ~ in the subsequent illumination under dry air. It should be noted in the figure an initial decrease of ff for the three types of cells just after the modification in the illumination under dry air. Such a decrease corresponds to the increase of Jsc as shown in the figure. The decrease in ff suggests that the evolution of cell performance is not necessarily related solely to series resistance. We interpret such a behavior as follows: the photocurrent increases by a certain mechanism at the start of the illumination under dry air; the series resistance, however, is not low enough to maintain a higher ff with a higher photocurrent in the initial step of dry air illumination, resulting in a decrease in ff. The decrease in Rs, however, accompanies the process, making it possible to recover ff slowly after having reached its minimum. Increasing Voc under dry air also helps to recover ff. This can be clearly noticed, particularly for the heat-treated cell under dry N 2. It can be concluded from the previous discussion that oxygen has two independent roles: the first is to lower Rs and the second to increase Jsc and Voc independently of Rs. The role of residual water present within the cell is not clear today although it is found that water accelerates the degradation of the cell especially with oxygen.

Dans la dernière illumination sous N2 sec suivant l'illumination sous air sec, le Jsc des trois types de cellules a augmenté pendant plusieurs heures et a ensuite lentement diminué, la Voc commençant à diminuer juste après la modification en N2 sec, comme représenté dans la figure 2. On peut voir dans les figures 2 une diminution de ff et une augmentation de Rs pour la cellule traitée thermiquement sous N2 mais on ne peut pas observer une telle modification dans les figures 2 pour les autres cellules. Comme représenté dans le paragraphe suivant concernant les tests de stabilité des cellules, une telle diminution initiale de la performance de la cellule après la modification en atmosphère de N2 a tendance à se stabiliser au cours du temps, l'efficacité étant conservée à plus de 1,5 % après l'illumination pendant plus de 300 jours en circuit ouvert. Ceci est une des caractéristiques les plus importantes des cellules traitées au LiSCN. Dans le cas de cellules non traitées au sel, qui ont atteint une efficacité d'environ 1,2 % par illumination sous air sec, l'efficacité a chuté à moins de 0,5 0/0 typiquement en environ 15 heures après la modification en atmosphère de N2 (tracés non représentés dans la figure 2). In the last illumination under dry N2 following dry air illumination, the Jsc of the three cell types increased for several hours and then slowly decreased, the Voc starting to decrease just after the change to dry N2, as shown in FIG. FIG. 2 can be seen in FIG. 2 a decrease in ff and an increase in Rs for the thermally treated cell under N2 but such a modification can not be observed in FIG. 2 for the other cells. As shown in the following paragraph concerning cell stability tests, such an initial decrease in cell performance after modification in N2 atmosphere tends to stabilize over time, with efficiency being maintained at more than 1 , 5% after illumination for more than 300 days in open circuit. This is one of the most important features of LiSCN-treated cells. In the case of untreated salt cells, which achieved an efficiency of about 1.2% by dry air illumination, the efficiency dropped to less than 0.5% typically in about 15 hours after the modification. in an atmosphere of N2 (lines not shown in FIG. 2).

3.3. Tests de stabilité des cellules. 3.3. Cell stability tests.

On a fabriqué des cellules selon la procédure standard donnée ci-dessus avec un traitement au LiSCN. On les a initialement illuminées dans de l'air sec synthétique pendant quelques heures. On a soit modifié l'atmosphère gazeuse en N2, soit on l'a maintenue en air sec ; le flux de gaz étant introduit de façon continu à un faible débit. On a laissé les cellules soit en circuit ouvert, soit en court-circuit et on a réalisé la mesure de la performance d'instant en instant. La figure 3 représente l'évolution des paramètres de performance pour trois cellules dans différentes conditions sur presque une année dans ces tests de stabilité. La cellule sous N2 en court-circuit semble être stable alors que les deux autres cellules en circuit ouvert (N2 ou air) présentent une diminution de la performance dans les premiers 100-150 jours et ont après cela tendance à se stabiliser. L'efficacité après une année est supérieure à 1,5 % pour les trois cellules et le Jsc à 1 soleil est maintenu dans l'intervalle de 7,5-10 mA/cm2. Les fluctuations qui sont observées dans les tracés sont dues aux fluctuations de l'irradiation de la vieille lampe utilisée dans ces tests de stabilité (même si elle est bien étalonnée) et peuvent également s'expliquer par les modifications des températures de cellules entre les points de mesure. Comme comparé aux tests de stabilité dans l'air ambiant, il semble que l'humidité ambiante est la cause de la dégradation de la cellule et doit être évitée. Pour une activation initiale de l'oxydation de MSCN ou de CuSCN, l'eau est bénéfique, mais après avoir atteint l'efficacité maximale, l'eau occasionnerait ou faciliterait une oxydation supplémentaire du composé absorbeur, résultant en une dégradation de la cellule. Cells were made according to the standard procedure given above with LiSCN treatment. They were initially illuminated in synthetic dry air for a few hours. The gaseous atmosphere was either changed to N2 or kept in dry air; the gas flow being introduced continuously at a low flow rate. The cells were left open or short-circuited and performance was measured from moment to moment. Figure 3 shows the evolution of performance parameters for three cells under different conditions over almost a year in these stability tests. The cell under N2 shorted seems to be stable while the other two cells in open circuit (N2 or air) show a decrease in performance in the first 100-150 days and after that tend to stabilize. Efficiency after one year is greater than 1.5% for all three cells and 1-sun Jsc is maintained in the 7.5-10 mA / cm2 range. The fluctuations observed in the plots are due to the fluctuations of the irradiation of the old lamp used in these stability tests (even if it is well calibrated) and can also be explained by the changes in cell temperatures between the points measurement. As compared to ambient air stability tests, it appears that ambient humidity is the cause of cell degradation and should be avoided. For initial activation of MSCN or CuSCN oxidation, the water is beneficial, but after reaching maximum efficiency, the water would cause or facilitate further oxidation of the absorber compound, resulting in degradation of the cell.

3.4. Cellules TiO2/Sb2S3/(thiocyanate de métal alcalin) CuSCN. Bien que l'on ait déjà trouvé ci-dessus qu'un traitement au LiSCN dans la préparation de cellules et que le gaz ambiant influencent fortement la performance de la cellule, on a caractérisé plusieurs cellules différentes traitées avec d'autres thiocyanates, tels que KSCN, NaSCN et non traitées au sel par une mesure de courbe I-V afin d'obtenir un aperçu de l'origine de l'effet des thiocyanates et du gaz ambiant. On a adopté pour chaque cellule traitée au thiocyanate et non traitée au sel trois conditions différentes pour un stockage d'échantillons après l'achèvement de la fabrication de la cellule pour préparer les trois types de cellules suivants (en référence à la section expérimentale) : cellules traitées thermiquement sous N2, cellules traitées thermiquement sous air sec et cellules non traitées thermiquement. On a ensuite soumis ces trois différents types de cellules à une illumination sous différentes atmosphères gazeuses afin d'observer l'effet du gaz et du traitement thermique, l'illumination à environ 1 soleil (en maintenant la température de la cellule à 40°C) démarrant sous N2 sec pendant 500 minutes, continuant sous air sec pendant 1 000 minutes, puis finalement sous N2 sec à nouveau pendant 1 200 minutes. L'illumination fait référence à une illumination à la lumière visible à environ 1 soleil en circuit ouvert. On a périodiquement mesuré pendant l'illumination les courbes I-V. Les figures 3A à 3D représentent les courbes d'évolution de l'efficacité de conversion énergétique ri (%), de la densité de courant à court-circuit Jsc (mA/cm2), de la tension à circuit ouvert Voc (V) et du facteur de remplissage ff pendant l'illumination pour douze cellules différentes consistant en des cellules non traitées au sel, traitées au LiSCN, NaSCN et KSCN avec les trois différentes conditions de stockage d'échantillons pour chaque type de traitement au thiocyanate. 3.4. TiO2 / Sb2S3 / (alkali metal thiocyanate) CuSCN cells. Although it has already been found above that a LiSCN treatment in the cell preparation and the ambient gas strongly influence the performance of the cell, several different cells treated with other thiocyanates, such as KSCN, NaSCN and untreated by IV curve measurement to obtain an insight into the origin of the effect of thiocyanates and ambient gas. For each cell treated with thiocyanate and untreated with salt, three different conditions were adopted for storing samples after completion of cell manufacture to prepare the following three cell types (with reference to the experimental section): thermally treated cells under N2, heat-treated cells in dry air and non-heat treated cells. These three different types of cells were then subjected to illumination under different gaseous atmospheres in order to observe the effect of gas and heat treatment, illumination at about 1 sun (maintaining the temperature of the cell at 40 ° C. ) starting under N2 dry for 500 minutes, continuing under dry air for 1000 minutes, then finally under N2 dry again for 1200 minutes. Illumination refers to an illumination in visible light at about 1 sun in open circuit. The I-V curves were periodically measured during illumination. FIGS. 3A to 3D show the evolution curves of the energy conversion efficiency ri (%), the short-circuit current density Jsc (mA / cm 2), the open-circuit voltage Voc (V) and ff filling factor during illumination for twelve different cells consisting of non-salt treated cells, treated with LiSCN, NaSCN and KSCN with the three different sample storage conditions for each type of thiocyanate treatment.

On s'est tout d'abord concentré sur la cellule non traitée au thiocyanate. L'efficacité la plus élevée était d'environ 1,2 % pour ce type de cellule sous une illumination sous N2 sec à t = environ 1 450 minutes. Indépendamment de cette expérience, l'efficacité la plus élevée enregistrée jusqu'ici est de 1,5 %, toutes les cellules présentant des caractéristiques similaires d'évolution du paramètre de performance pendant l'illumination. Il est à noter dans la figure 4 que l'efficacité initiale, Voc et Jsc pour la cellule traitée thermiquement sous air sec sont les plus élevés parmi les trois différents traitements thermiques au démarrage de l'illumination débutant dans N2 sec, le facteur ff étant le plus faible parmi ceux-ci. Les ri, Voc et Jsc ont ensuite diminué au cours du temps dans N2 sec, le facteur ff ayant augmenté. Dans une atmosphère subséquente d'air sec, toutes les trois cellules ont rapidement répondu à l'introduction d'air, les ri, Voc, Jsc augmentant et le facteur ff diminuant. A la fin de l'illumination sous air sec, la cellule non traitée thermiquement présentait le ri le plus élevé. Il est à noter que le facteur ff est récupéré au milieu de l'illumination sous air sec, comme représenté dans la figure. Lors de la seconde introduction d'atmosphère de N2 à t = environ 1 500 minutes, les ri, Voc et Jsc ont commencé progressivement à diminuer bien que l'augmentation temporaire initiale de Jsc ait été observée pour la cellule non traitée thermiquement. Les résultats pour les cellules non traitées au sel indiquent clairement que l'oxygène est impliqué dans les procédés photovoltaïques. On peut postuler que le traitement thermique influence l'adsorption d'oxygène et d'eau, produisant la différence d'évolution pendant l'illumination. On s'est ensuite concentré sur les cellules traitées au thiocyanate. Les efficacités représentées dans la figure 3A pour les neuf cellules traitées au thiocyanate sont comprises entre 1,8 et 3 %, la cellule traitée thermiquement sous air sec dans un traitement au KSCN présentant l'efficacité la plus élevée. Il est toutefois possible que la différence observée des caractéristiques de cellules provienne de la différence des thiocyanates ou de la variation expérimentale due à d'autres facteurs non connus puisque l'on a observé un degré similaire de variation entre 1,5 et 3,5 % (moyenne 2,9 %) pour 36 cellules identiques traitées au LiSCN dans des expériences séparées. On a également trouvé que l'humidité dans l'atmosphère de mesure influence l'évolution de la performance de la cellule pendant l'illumination. Ces faits constituent réellement la raison pour laquelle les mesures ont été réalisées dans cette étude dans un état de gaz sec avec un traitement thermique. On a déduit les lois générales suivantes en répétant les expériences similaires plusieurs fois. Les cellules traitées au thiocyanate fournissent toujours une performance plus élevée que les cellules non traitées au sel après une illumination sous air sec. Les cellules traitées au KSCN présentent les Jsc et Voc les plus élevées dans une illumination sous N2 sec parmi quatre traitements au thiocyanate différents. La cellule traitée thermiquement sous air sec fournit, pour les cellules traitées au KSCN, la performance la plus élevée des cellules parmi les trois différents traitements thermiques. Pour les cellules traitées au LiSCN, les cellules non traitées thermiquement fournissent toujours la performance de cellule la plus élevée. Le facteur ff des cellules traitées au KSCN est le plus élevé et celui des cellules traitées au LiSCN le plus faible. Lors de la seconde introduction d'atmosphère de N2 sec suivant l'illumination sous air sec, après l'augmentation temporaire initiale de Jsc, on observe une diminution progressive subséquente de celui-ci et une diminution simultanée de Voc. We first focused on the untreated thiocyanate cell. The highest efficiency was about 1.2% for this cell type under dry N2 illumination at t = about 1450 minutes. Regardless of this experiment, the highest efficiency recorded so far is 1.5%, all cells exhibiting similar characteristics of evolution of the performance parameter during illumination. It should be noted in FIG. 4 that the initial efficiency, Voc and Jsc for the heat-treated cell under dry air are the highest among the three different heat treatments at the start of the initial illumination in N2 sec, the factor ff being the weakest of these. Ri, Voc and Jsc then decreased over time in N2 sec, with the factor ff increasing. In a subsequent atmosphere of dry air, all three cells responded rapidly to the introduction of air, with the ri, Voc, Jsc increasing, and the ff factor decreasing. At the end of dry air illumination, the untreated heat cell had the highest ri. It should be noted that the factor ff is recovered in the middle of the illumination under dry air, as shown in the figure. During the second N2 atmosphere introduction at t = about 1500 minutes, the rI, Voc and Jsc began to gradually decrease although the initial temporary increase of Jsc was observed for the untreated heat cell. The results for untreated salt cells clearly indicate that oxygen is involved in photovoltaic processes. It can be postulated that the heat treatment influences the adsorption of oxygen and water, producing the evolution difference during illumination. Thereafter, the cells treated with thiocyanate were concentrated. The efficiencies shown in FIG. 3A for the nine thiocyanate-treated cells are between 1.8 and 3%, the heat-treated cell under dry air in a KSCN treatment having the highest efficiency. It is possible, however, that the observed difference in cell characteristics may be due to the difference in thiocyanates or experimental variation due to other unknown factors since a similar degree of variation between 1.5 and 3.5 was observed. % (mean 2.9%) for 36 identical cells treated with LiSCN in separate experiments. It has also been found that the humidity in the measuring atmosphere influences the evolution of the performance of the cell during illumination. These facts are really the reason why the measurements were made in this study in a state of dry gas with a heat treatment. The following general laws have been deduced by repeating similar experiments several times. Thiocyanate-treated cells always provide higher performance than non-salt-treated cells after dry air illumination. KSCN-treated cells show the highest Jsc and Voc in dry N2 illumination among four different thiocyanate treatments. The heat-treated cell under dry air provides, for KSCN-treated cells, the highest cell performance among the three different heat treatments. For LiSCN-treated cells, the untreated cells still provide the highest cell performance. The ff factor of the KSCN-treated cells is the highest and that of the weakest LiSCN-treated cells. During the second introduction of dry N2 atmosphere following dry air illumination, after the initial temporary increase of Jsc, a subsequent progressive decrease thereof and a simultaneous decrease of Voc are observed.

Bien que les données ne soient pas représentées, l'illumination a toujours été réalisée dans de l'air ambiant (air environnant) avec des cellules non traitées thermiquement contenant des thiocyanates, particulièrement avant d'avoir reconnu l'influence de l'oxygène et de l'humidité. On a trouvé les aspects généraux suivants dans de telles conditions. Pour les cellules traitées au KSCN et au NaSCN, l'évolution initiale de l'illumination n'est pas reproductible en fonction de la teneur en eau. Elles sont très sensibles à l'eau provenant de l'air ambiant et existant initialement à l'intérieur des cellules. Une teneur plus élevée en eau résulte en une performance bien inférieure. Dans le cas de cellules traitées au LiSCN, l'évolution est observée avec un Jsc initial plus élevé, un ff médiocre et des courbes I-V déformées en forme de S même avec une teneur en eau plus élevée. Les caractéristiques des cellules varient typiquement de cellule à cellule ou d'instant en instant. Dans un état d'air ambiant (air environnant), même la performance progresse lors de l'illumination avec une humidité appropriée, la performance commence à chuter progressivement après avoir atteint la performance maximale avec l'illumination initiale. L'efficacité chute typiquement jusqu'à moins de 1 % en plusieurs jours selon le degré d'humidité. Une fois que la performance de ces cellules a chuté dans un état humide, elle n'est pas récupérée par séchage. Ceci suggère qu'une certaine modification irréversible a lieu avec l'eau. La cellule non traitée au sel ne souffre d'autre part pas d'une telle influence de l'humidité sur une durée de plusieurs dizaines d'heures. Son efficacité commence typiquement à augmenter avec une amélioration de ff et une diminution de la résistance en série de la cellule lors de l'introduction d'air humide. La figure 5 représente la résistance en série des douze cellules différentes ci-dessus, laquelle a été mesurée à différents instants pendant l'illumination. A t = 0 (réellement plusieurs dizaines de secondes à plusieurs minutes après le démarrage de l'illumination en raison de l'acquisition séquentielle des données), les quatre cellules traitées thermiquement sous N2 avec KSCN, LiSCN, NaSCN et celle non traitée au sel présentaient une résistance en série plus élevée en comparaison avec celle d'autres cellules, comme représenté dans la figure. Il est à noter dans la figure une nette différence entre les cellules traitées au thiocyanate et celles non traitées au sel, les premières présentant une résistance inférieure. En estimant que le traitement thermique fait la différence de la résistance en série, on peut postuler que la résistance en série initiale à t = 0 est liée à la quantité initiale d'oxygène adsorbé et d'eau à l'intérieur des cellules. Les résultats représentés dans la figure 5 peuvent ensuite être interprétés comme la conséquence d'une réaction photocatalytique qui a lieu pendant l'illumination impliquant de l'oxygène, du thiocyanate, de l'eau et d'autres impuretés résiduelles. On doit toutefois se souvenir que la résistance en série mesurée dans l'atmosphère de N2 sec n'est pas assez élevée pour abaisser significativement Jsc. En d'autres mots, la résistance en série n'est elle-même pas la raison principale de r~ et de Jsc inférieurs pendant l'illumination sous N2 sec dans la figure 1. L'amélioration de la performance de la cellule, observée lors de l'introduction d'oxygène peut par conséquent être interprétée comme une conséquence de l'injection de porteurs de charges photogénérés améliorée pour certaines raisons. 3.5. Effet de la concentration de la solution utilisée pour le traitement au KSCN. La figure 6 représente les courbes I-V de cellules traitées au KSCN avec différentes concentrations de solutions d'immersion de KSCN à 1 soleil. Les courbes I-V, pour lesquelles on a obtenu la performance la plus élevée pendant l'illumination sous air ambiant (air environnant), sont représentées pour chaque concentration de solution d'immersion de KSCN dans la figure. Il est assez surprenant que même la cellule traitée par une solution d'immersion 5M fournisse une performance importante. On a pensé que les thiocyanates sont adsorbés sur les couches de TiO2 encastrées dans le composé adsorbeur et ne se trouvent qu'à la limite entre celles-ci et les couches de CuSCN puisqu'on a dans un premier temps établi l'influence des thiocyanates pour des cellules TiO2/CdS/CuSCN. On a, pour étayer cette première supposition, réalisé une analyse MET avec un dispositif de formation d'image STEM-HAADF au milieu de la section transversale de la cellule traitée au KSCN 5M et un spectre EDX pour la surface correspondant à l'insertion dans l'image. Although the data are not shown, illumination has always been performed in ambient air (surrounding air) with untreated heat-treated cells containing thiocyanates, especially before recognizing the influence of oxygen and moisture. The following general aspects have been found under such conditions. For cells treated with KSCN and NaSCN, the initial evolution of the illumination is not reproducible as a function of the water content. They are very sensitive to water coming from the ambient air and existing initially inside the cells. Higher water content results in much lower performance. In the case of LiSCN-treated cells, the evolution is observed with a higher initial Jsc, a poor ff and S-shaped deformed I-V curves even with a higher water content. Cell characteristics typically vary from cell to cell or moment to moment. In a state of ambient air (ambient air), even the performance progresses during illumination with an appropriate humidity, the performance begins to fall gradually after reaching the maximum performance with the initial illumination. Efficiency typically drops to less than 1% in several days depending on the degree of humidity. Once the performance of these cells has dropped into a wet state, it is not recovered by drying. This suggests that some irreversible change occurs with water. The untreated salt cell also does not suffer from such an influence of moisture over a period of several tens of hours. Its efficiency typically begins to increase with an improvement in ff and a decrease in the series resistance of the cell during the introduction of moist air. Figure 5 shows the series resistance of the twelve different cells above, which was measured at different times during illumination. At t = 0 (actually several tens of seconds to several minutes after start of illumination due to the sequential acquisition of the data), the four thermally treated cells under N2 with KSCN, LiSCN, NaSCN and untreated salt exhibited higher series resistance compared to other cells as shown in the figure. It should be noted in the figure a clear difference between thiocyanate-treated and non-salt-treated cells, the former having a lower resistance. By estimating that the heat treatment makes the difference from the series resistance, it can be postulated that the initial series resistance at t = 0 is related to the initial amount of adsorbed oxygen and water inside the cells. The results shown in Figure 5 can then be interpreted as the consequence of a photocatalytic reaction occurring during illumination involving oxygen, thiocyanate, water and other residual impurities. It should be remembered, however, that the series resistance measured in the dry N2 atmosphere is not high enough to significantly lower Jsc. In other words, the series resistance itself is not the main reason for r ~ and lower Jsc during illumination under dry N2 in Figure 1. The improvement in the performance of the cell, observed during the introduction of oxygen can therefore be interpreted as a consequence of the injection of photogenerated charge carriers improved for some reasons. 3.5. Effect of the concentration of the solution used for KSCN treatment. Figure 6 shows the I-V curves of KSCN-treated cells with different concentrations of 1 KSCN dipping solutions. The I-V curves, for which the highest performance was obtained during ambient air illumination (surrounding air), are shown for each concentration of KSCN immersion solution in the figure. It is quite surprising that even the cell treated with a 5M immersion solution provides an important performance. Thiocyanates were thought to be adsorbed on the TiO2 layers embedded in the adsorber compound and found only at the boundary between them and the CuSCN layers since the influence of the thiocyanates was initially determined. for TiO2 / CdS / CuSCN cells. To support this first assumption, a MET analysis with a STEM-HAADF imaging device in the middle of the cross-section of the KSCN 5M-treated cell and an EDX spectrum for the surface corresponding to the insertion into the image.

Le rapport atomique estimé de K/Cu était d'environ 1,7 pour cet échantillon. Les valeurs étaient cependant dispersées entre 0,3 et 2 selon la disposition. On a trouvé pour les différentes formations d'image au MET et STEM avec des modes différents que la couche de CuSCN et de KSCN était constituée de points nanocristallins de taille environ 5 nm. On n'a pas pu distinguer chaque matériau dans l'image MET. Les données indiquent néanmoins que le KSCN est distribué à travers le TiO2 poreux avec le CuSCN. On a réalisé la même analyse pour la cellule traitée au KSCN 0,5 M. Le rapport atomique estimé de K/Cu était compris entre 0,03 et 0,07. Le KSCN était distribué de manière similaire avec le CuSCN. The estimated atomic ratio of K / Cu was about 1.7 for this sample. Values, however, were scattered between 0.3 and 2 depending on the layout. For the various TEM and STEM image formations with different modes, it was found that the CuSCN and KSCN layer consisted of nanocrystalline points of about 5 nm in size. We could not distinguish each material in the MET image. The data, however, indicate that KSCN is distributed through porous TiO2 with CuSCN. The same analysis was performed for the 0.5 M KSCN treated cell. The estimated atomic ratio of K / Cu was 0.03 to 0.07. KSCN was distributed similarly with CuSCN.

3.6. Analyse de structure. Une analyse présentant la formation d'image MET, STEM/HAADF et la cartographie STEM/EDX montre que la morphologie d'une structure de cellule selon l'invention peut être schématiquement représentée dans la figure 7, dans laquelle la cellule (1) comprend : - un substrat poreux (2) constitué de nanocristaux de TiO2 de 10 à 100 nm qui constitue une couche d'une épaisseur supérieure à 1 pm, de préférence de 2 à 10 pm, - une première face dudit substrat poreux située sur un premier substrat de contact avant (7) qui est conducteur et transparent, semblable à un verre conducteur, et qui est également recouvert d'une couche barrière qui est compacte (non poreuse) et transparente (7a), de préférence constituée dudit oxyde métallique semi-conducteur de type n, et - ledit absorbeur formant des agrégats (4) d'une taille de 10-200 nm, lesdits agrégats d'absorbeur étant encastrés dans des nanocristaux de TiO2 avec des agrégats plus petits de CuSCN et ledit absorbeur ne recouvrant pas uniformément et complètement TiO2 avec le procédé de dépôt de Sb2S3, et - une couche de remplissage de CuSCN (3) constituée de nano-domaines bien cristallisés (3-1) de taille d'environ 3-5 nm, qui remplit au moins 10 % du volume de pores (2a) du substrat de TiO2 poreux, de préférence plus de 15 %, et - des molécules de MSCN (6) prises dans la couche de remplissage de CuSCN (3) ainsi que dans la structure de TiO2 poreuse (2) dans laquelle sont encastrés des agrégats d'absorbeur (Sb2S3), les agrégats de MSCN (6) et de CuSCN (3-1) étant mélangés ils sont uniformément distribués dans la structure poreuse ainsi que dans la surcouche (3) de CuSCN, et - des portions de couche d'interface (5) d'espèces oxydées formées entre certains desdits agrégats d'absorbeurs et desdites particules de TiO2 (2b) ou particules de CuSCN (3), lesdites portions de couches d'interface ayant une épaisseur de 0,1 à 5 nm, - la seconde face du substrat poreux (2) recouverte d'un deuxième substrat conducteur de contact arrière (8), et - ladite couche de remplissage constitue également une surcouche d'une épaisseur d'au moins 10 nm située entre ledit substrat poreux (2) et la couche conductrice dudit contact arrière du substrat conducteur (8a), et - ledit substrat poreux et son absorbeur et ses couches de remplissage (2, 4, 3) sont confinés entre les deux dits substrats conducteurs de contact avant (7) et de contact arrière (8). On a utilisé une boîte métallique avec une fenêtre en verre dans l'expérience ci-dessus pour sceller la cellule ci-dessus à des fins pratiques. La cellule effective sera toutefois recouverte d'une couche de verre ou de plastique transparente pour sceller la cellule aux parois (9). 3.6. Structure analysis. An analysis presenting the MET, STEM / HAADF image formation and the STEM / EDX mapping shows that the morphology of a cell structure according to the invention can be schematically represented in FIG. 7, in which the cell (1) comprises a porous substrate (2) consisting of 10 to 100 nm TiO 2 nanocrystals which constitutes a layer with a thickness greater than 1 μm, preferably from 2 to 10 μm, a first face of said porous substrate located on a first a front contact substrate (7) which is conductive and transparent, similar to a conductive glass, and which is also coated with a barrier layer which is compact (non-porous) and transparent (7a), preferably made of said semiconducting metal oxide; n-type conductor, and - said absorber forming aggregates (4) with a size of 10-200 nm, said absorber aggregates being embedded in TiO2 nanocrystals with smaller aggregates of CuSCN and said absorber not reco not uniformly and completely TiO2 with the Sb2S3 deposition process, and - a CuSCN (3) filler layer consisting of well-crystallized nano-domains (3-1) of size about 3-5 nm, which fills less than 10% of the pore volume (2a) of the porous TiO 2 substrate, preferably more than 15%, and - MSCN molecules (6) taken in the CuSCN (3) filler layer as well as in the TiO 2 structure porous (2) in which absorber aggregates (Sb2S3) are embedded, the aggregates of MSCN (6) and CuSCN (3-1) being mixed they are uniformly distributed in the porous structure as well as in the overlay (3) of CuSCN, and - interface layer portions (5) of oxidized species formed between some of said absorber aggregates and said TiO2 (2b) particles or CuSCN particles (3), said interface layer portions (5). having a thickness of 0.1 to 5 nm, the second face of the porous substrate (2) covered with a uxth rear contact conductive substrate (8), and - said filler layer also constitutes an overlayer having a thickness of at least 10 nm located between said porous substrate (2) and the conductive layer of said rear contact of the conductive substrate (8a ), and - said porous substrate and its absorber and its filler layers (2, 4, 3) are confined between said two conductive substrates of front contact (7) and rear contact (8). A metal box with a glass window was used in the above experiment to seal the above cell for practical purposes. The actual cell will however be covered with a layer of glass or transparent plastic to seal the cell walls (9).

Les électrodes 9a à travers les parois (9) permettent un contact avec le contact avant (7) et le contact arrière (8). The electrodes 9a through the walls (9) allow contact with the front contact (7) and the rear contact (8).

Références bibliographiques : (1) Kavan, L.; Gratzel, M. Electrochim. Acta 1995, 40, 643. (2) Larramona, G.; Choné, C.; Jacob, A.; Sakakura, D.; Delatouche, B.; Péré, D.; Cieren, X.; Nagino, M.; Bayôn, R. Chem. Mater. 2006, 18, 1688. (3) Mandat, K.C.; Mondai, A. J. Phys. Chem. Solids 1990, 51, 1339. (4) Deshmukh, L.P.; Holikatti, S.G.; Rane, B.P.; More, B.M.; Hankare, P.P.J. Electrochem. Soc. 1994, 141, 1779. (5) Lokhande, C.D.; Sankapal, B.R.; Mana, R.S.; Pathan, H.M.; Muller, M.; Giersig, M.; Ganesan, V. Appt. Surface Sci. 2002, 193, 1. (6) Grozdanov, I.T. Semicond. Sci. Technol. 1994, 9, 1234. (7) Nair, M.T.S.; Paria, Y.; Campos, J.; Garcia, V.M.; Nair, P.K. 3. Electrochem. Soc. 1998, 145, 2113. (8) Salem, A.M.; Selim, M.S. J. Phys. D: Appt. Phys.. 2001, 34, 12. (9) Yesugade, N.S.; Lokhande, C.D.; Bhosale, C.H. Thin Solid Films 1995, 263, 145. (10) O'Regan, B.; Schwartz, D.T., Chem. Mater. 1998, 10, 1501. References: (1) Kavan, L .; Gratzel, M. Electrochim. Acta 1995, 40, 643. (2) Larramona, G .; Choné, C .; Jacob, A .; Sakakura, D .; Delatouche, B .; Pere, D .; Cieren, X .; Nagino, M .; Bayon, R. Chem. Mater. 2006, 18, 1688. (3) Mandate, K.C .; Mondai, A. J. Phys. Chem. Solids 1990, 51, 1339. (4) Deshmukh, L.P .; Holikatti, S.G .; Rane, B.P .; More, B.M .; Hankare, P.P.J. Electrochem. Soc. 1994, 141, 1779. (5) Lokhande, C.D .; Sankapal, B.R .; Mana, R.S .; Pathan, H.M .; Muller, M .; Giersig, M .; Ganesan, V. Appt. Surface Sci. 2002, 193, 1. (6) Grozdanov, I.T. Semicond. Sci. Technol. 1994, 9, 1234. (7) Nair, M.T.S .; Paria, Y .; Campos, J .; Garcia, V.M .; Nair, P.K. 3. Electrochem. Soc. 1998, 145, 2113. (8) Salem, A.M .; Selim, M.S. J. Phys. D: Appt. Phys. 2001, 34, 12. (9) Yesugade, N.S .; Lokhande, C.D .; Bhosale, C. H. Thin Solid Films 1995, 263, 145. (10) O'Regan, B .; Schwartz, D.T., Chem. Mater. 1998, 10, 1501.

Claims (15)

REVENDICATIONS1. Cellule photovoltaïque solide (1) du type comprenant 3 matériaux inorganiques et solides, comprenant respectivement : - une couche poreuse d'un composé semi-conducteur de type n et transparent (2), - une couche d'un composé semi-conducteur de type p et transparent (3), remplissant au moins en partie les pores (2a) de ladite couche poreuse (2), et - un composé absorbeur inorganique, formant des agrégats (4), disposé entre les deux couches de dits composés semi-conducteurs de type n et, respectivement, de type p, lesquelles ne sont, au moins en partie, pas en contact, caractérisée en ce qu'elle comprend en outre des produits d'oxydation (5) différents desdits composés semi-conducteurs et dudit composé absorbeur, lesdits produits d'oxydation formant des portions discontinues de couches d'interface situées entre les deux couches (2, 3) des deux dits composés semi-conducteurs de type n et, respectivement, de type p, et/ou entre lesdits agrégats de composé absorbeur (4) et la couche de composé semi-conducteur de type p (3). REVENDICATIONS1. Solid photovoltaic cell (1) of the type comprising 3 inorganic and solid materials, comprising respectively: - a porous layer of an n-type and transparent semiconductor compound (2), - a layer of a semiconductor compound of the type p and transparent (3), filling at least in part the pores (2a) of said porous layer (2), and - an inorganic absorber compound, forming aggregates (4), disposed between the two layers of said semiconductor compounds n-type and, respectively, p-type, which are not at least partly in contact, characterized in that it further comprises oxidation products (5) different from said semiconductor compounds and said compound absorber, said oxidation products forming discontinuous portions of interface layers located between the two layers (2, 3) of said two n-type and p-type semiconductor compounds and / or between said aggregates of absorber compound (4) and a layer of p-type semiconductor compound (3). 2. Cellule selon la revendication 1, caractérisée en ce que lesdits produits d'oxydation comprennent des espèces chimiques résultant de l'oxydation partielle dudit composé absorbeur et/ou dudit composé semi-conducteur de type p. 2. Cell according to claim 1, characterized in that said oxidation products comprise chemical species resulting from the partial oxidation of said absorber compound and / or said p-type semiconductor compound. 3. Cellule selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisée en ce que ledit composé semi-conducteur de type p est CuSCN et ledit composé absorbeur est un composé d'antimoine à base de sulfure d'antimoine recuit thermiquement, tel que Sb2S3. 3. Cell according to one of claims 1 or 2, characterized in that said p-type semiconductor compound is CuSCN and said absorber compound is an antimony antimony sulfide compound thermally annealed, such as Sb2S3 . 4. Cellule selon la revendication 3, caractérisée en ce qu'elle contient en outre un composé thiocyanate MSCN (6), dans lequel M est un métal alcalin, de préférence M est Li, Na ou K, et ladite couche d'interface comprend un composé (SCN)2 et/ou un polymère (SCN)n. 4. Cell according to claim 3, characterized in that it further contains a thiocyanate compound MSCN (6), wherein M is an alkali metal, preferably M is Li, Na or K, and said interface layer comprises a compound (SCN) 2 and / or a polymer (SCN) n. 5. Cellule selon les revendications 3 et 4, caractérisée en ce que le rapport pondéral de MSN à CuSCN est de 0,001 à 2. 5. Cell according to claims 3 and 4, characterized in that the weight ratio of MSN to CuSCN is 0.001 to 2. 6. Cellule selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisée en ce qu'elle est scellée à l'intérieur de parois (9), lesdites parois étant au moins en partie transparentes et contenant de préférence une atmosphère de gaz sec. 6. Cell according to one of claims 1 to 5, characterized in that it is sealed inside walls (9), said walls being at least partly transparent and preferably containing a dry gas atmosphere. 7. Cellule selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que ledit composé semi-conducteur de type n transparent est un oxyde métallique tel que TiO2, ZnO ou SnO2 et, de préférence, TiO2. 7. Cell according to one of claims 1 to 6, characterized in that said transparent n-type semiconductor compound is a metal oxide such as TiO2, ZnO or SnO2 and, preferably, TiO2. 8. Cellule selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisée en ce qu'elle présente une configuration interpénétrée, dans laquelle ledit composé semi-conducteur de type n se présente sous forme d'un substrat poreux (2) comprenant des pores (2a) de taille de 10 à 100 nm, la surface interne desdits pores étant revêtue en partie au moins par lesdits agrégats de composés absorbeurs (4), et lesdits pores étant remplis dans une proportion volumique d'au moins 10%, de préférence de plus de 15%, avec une couche de remplissage (3) constituée de dit composé semi-conducteur de type p, et lesdites portions de couches d'interface de produits d'oxydation (5) ayant une épaisseur de 0,1 à 5 nm et, de préférence, de 0,1 à 1 nm. 8. Cell according to one of claims 1 to 7, characterized in that it has an interpenetrated configuration, wherein said n-type semiconductor compound is in the form of a porous substrate (2) comprising pores ( 2a) of size from 10 to 100 nm, the inner surface of said pores being at least partially coated by said aggregates of absorber compounds (4), and said pores being filled in a volume proportion of at least 10%, preferably of more than 15%, with a filling layer (3) consisting of said p-type semiconductor compound, and said portions of oxidation product interface layers (5) having a thickness of 0.1 to 5 nm and, preferably, from 0.1 to 1 nm. 9. Procédé de préparation d'une cellule selon l'une des revendications 1 à 8, dans lequel lesdits produits d'oxydation de ladite couche d'interface (5) sont obtenus par un traitement d'oxydation par illumination par une lumière visible, en présence d'une atmosphère de gaz contenant de l'oxygène, d'un dispositif comprenant les composants suivants de ladite cellule, une dite couche poreuse d'un composé semi- conducteur de type n transparent (2) et une dite couche de composésemi-conducteur de type p transparent (3) remplissant au moins en partie lesdits pores (2a) de ladite couche poreuse (2), et un composé absorbeur inorganique, présent sous forme d'agrégats (4), disposés entre lesdites couches desdits composés semi-conducteurs de type n et, respectivement, de type p, lesquelles ne sont, au moins en partie, pas en contact. 9. A method for preparing a cell according to one of claims 1 to 8, wherein said oxidation products of said interface layer (5) are obtained by an oxidation treatment by illumination with visible light, in the presence of an oxygen-containing gas atmosphere, a device comprising the following components of said cell, a said porous layer of a transparent n-type semiconductor compound (2) and a said layer of compounds transparent p-type conductor (3) at least partially filling said pores (2a) of said porous layer (2), and an inorganic absorber compound, present in the form of aggregates (4), disposed between said layers of said semi compounds and n-type and p-type drivers, which are not, at least in part, not in contact. 10. Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce que ladite atmosphère de gaz contenant de l'oxygène est de l'air ambiant, de préférence contenant un taux d'humidité inférieur au taux de sursaturation de l'air à la température ambiante. 10. The method of claim 9, characterized in that said oxygen-containing gas atmosphere is ambient air, preferably containing a moisture content lower than the supersaturation rate of air at room temperature. 11. Procédé selon l'une des revendications 9 à 10, dans lequel ledit traitement d'illumination comprend l'illumination de la cellule avec une lumière visible de 0,1 à 5 kW/m2, pendant une période de 5 minutes à 20 heures. 11. Method according to one of claims 9 to 10, wherein said illumination treatment comprises illumination of the cell with a visible light of 0.1 to 5 kW / m2, for a period of 5 minutes to 20 hours. . 12. Procédé selon l'une des revendications 9 à 11, caractérisé en ce que ledit traitement d'illumination comprend l'illumination de la cellule dans des conditions de circuit ouvert. 12. Method according to one of claims 9 to 11, characterized in that said illumination treatment comprises illumination of the cell under open circuit conditions. 13. Procédé selon l'une des revendications 9 à 12, caractérisé en ce que la résistance en série et les paramètres, dont dépend l'efficacité de conversion photovoltaïque de la cellule, tels que la densité de photo-courant à court circuit (Jsc), et la tension circuit ouvert (Voc), sont contrôlés pendant ledit traitement d'illumination et ladite cellule est soumise au dit traitement d'illumination tant que l'efficacité de conversion photovoltaïque augmente, ladite irradiation étant stoppée quand ladite efficacité de conversion photovoltaïque est la plus élevée, et/ou tant que la résistance en série de ladite cellule diminue, ladite irradiation étant stoppée quand ladite résistance est la plus basse. 13. Method according to one of claims 9 to 12, characterized in that the series resistance and the parameters on which the photovoltaic conversion efficiency of the cell depends, such as the short-circuit photocurrent density (Jsc ), and the open circuit voltage (Voc), are monitored during said illumination process and said cell is subjected to said illumination process as the photovoltaic conversion efficiency increases, said irradiation being stopped when said photovoltaic conversion efficiency is the highest, and / or as the series resistance of said cell decreases, said irradiation being stopped when said resistance is the lowest. 14. Procédé selon l'une des revendications 9 à 13, caractérisé en ce que ledit traitement d'illumination est réalisé sur une cellule nonscellée, ladite cellule étant scellée juste après ledit traitement d'illumination, de préférence sous une atmosphère de gaz sec. 14. Method according to one of claims 9 to 13, characterized in that said illumination treatment is performed on a nonscelled cell, said cell being sealed just after said illumination treatment, preferably in a dry gas atmosphere. 15. Procédé selon l'une des revendications 9 à 14, caractérisé en ce que l'on prépare une dite cellule comprenant un composé de thiocyanate de métal alcalin MSCN (6), dans lequel M est un métal alcalin, de préférence Li, Na ou K, en réalisant les étapes dans lesquelles : - on dépose un dit composé absorbeur sur une dite couche poreuse de composé semi-conducteur de type n, et - on introduit un dit sel de thiocyanate de métal alcalin MSCN, que l'on verse sur ledit substrat poreux revêtu dudit composé absorbeur, et - on dépose une dite couche de remplissage de composé semi-conducteur de type p, comprenant CuSCN, sur ledit substrat poreux comprenant ledit composé absorbeur et ledit thiocyanate de métal alcalin MSCN, en y versant par-dessus une solution de CuSCN, de préférence une solution de CuSCN dans du sulfure de dipropyle, et - on réalise ledit traitement d'illumination sur le dispositif ainsi obtenu. 15. Method according to one of claims 9 to 14, characterized in that one prepares a said cell comprising an alkali metal thiocyanate compound MSCN (6), wherein M is an alkali metal, preferably Li, Na or K, by performing the steps in which: - depositing said absorber compound on said porous layer of n-type semiconductor compound, and - introducing said alkali metal thiocyanate salt MSCN, which is poured on said porous substrate coated with said absorber compound, and - depositing a said p-type semiconductor compound filler layer, comprising CuSCN, on said porous substrate comprising said absorber compound and said alkali metal thiocyanate MSCN, by pouring therefrom above a solution of CuSCN, preferably a CuSCN solution in dipropyl sulphide, and said illumination treatment is carried out on the device thus obtained.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN115709090B (en) * 2022-11-15 2024-01-26 江西理工大学 CuSCN/CoS 2 Composite photocatalytic material, preparation method and application

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2917898B1 (en) * 2007-06-21 2009-10-30 Imra Europ Sas Soc Par Actions ANY SOLID PHOTOVOLTAIC DEVICE COMPRISING AN ABSORPTION LAYER BASED ON ANTIMONY SULFIDE COMPOUND (S) AND ANTIMONY AND COPPER SULFIDE SILVER OR SULFIDE COMPOUND (S)

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
G. LARRAMONA ET AL: "Nanostructured Photovoltaic Cell of the Type Titanium Dioxide, Cadmium Sulfide Thin Coating, and Copper Thiocyanate Showing High Quantum Efficiency", CHEM. MATTER., vol. 18, 24 February 2006 (2006-02-24), pages 1688 - 1696, XP002604893 *
O'REGAN B ET AL: "LARGE ENHANCEMENT IN PHOTOCURRENT EFFICIENCY CAUSED BY UV ILLUMINATION OF THE DYE-SENSITIZED HETEROJUNCTION TIO2/RULL'NCS/CUSCN: INITIATION AND POTENTIAL MECHANISMS", CHEMISTRY OF MATERIALS, AMERICAN CHEMICAL SOCIETY, WASHINGTON, US LNKD- DOI:10.1021/CM9705855, vol. 10, no. 6, 20 May 1998 (1998-05-20), pages 1501 - 1509, XP000907665, ISSN: 0897-4756 *
Y. ITZHAIK ET AL.: "Sb2S3-Sensitized Nanoporous TiO2 Solar Cells", PHYSICAL CHEMISTRY C LETTERS, vol. 113, 20 February 2009 (2009-02-20), pages 4254 - 4256, XP002604892 *

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