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Étude plasmonique des nanoparticules dans les cellules photovoltaïques organiques : une revue - Sakshum Khanna

 Sakshum Khanna  

 La consommation mondiale d'énergie augmente chaque année de plusieurs pour cent. Aujourd'hui, une grande quantité d'énergie est produite à partir de combustibles fossiles et dans une certaine mesure à partir de l'énergie nucléaire. Cependant, ces ressources sont limitées et leur utilisation a un impact environnemental grave. La lumière du soleil est la source d'énergie régénératrice la plus importante et une source d'énergie inépuisable. En conséquence, l'attention a été attirée ces dernières années sur les cellules solaires. De plus, surmontant des obstacles tels que la rentabilité efficace et la faisabilité commerciale, les méthodes de production d'énergie se sont tournées vers les dispositifs photovoltaïques organiques. Les avantages sont : la génération d'appareils rentables, l'utilisation de sources d'énergie renouvelables et une flexibilité aisée. Ces dernières années, la conception a conduit à une augmentation de 3 % à près de 9-10 % de la quantité de PCE d'une cellule solaire organique. Pour améliorer l'efficacité des cellules solaires organiques, il est donc important de déterminer les limites d'efficacité et d'efficience de la cellule. La diffusion de nanoparticules métalliques est un moyen d'augmenter l'absorption de la lumière et l'efficacité des cellules solaires organiques. Cette revue examine certains des développements technologiques les plus significatifs qui ont été présentés dans la littérature sur les mécanismes de base à l'œuvre. Ces dernières années, la demande de ressources énergétiques propres a augmenté, entraînant une croissance rapide dans le domaine de la recherche et du développement de l'énergie solaire. Les cellules solaires sont les dispositifs qui convertissent la lumière en énergie électrique. Les cellules solaires peuvent être fabriquées à partir de matériaux organiques, inorganiques ou hybrides et sont divisées en trois générations différentes. La première génération de plaquettes semi-conductrices cristallines, d'une épaisseur de 200 à 300 μm, occupe des environnements avec 90% du marché des cellules solaires. Les cellules solaires de deuxième génération sont basées sur la technologie des couches minces avec une épaisseur, principalement comprise entre 1 et 2 μm. Les cellules solaires de troisième génération sont les cellules solaires de deuxième génération. La fréquence souhaitée au piégeage de la lumière est augmentée par l'absorption et l'efficacité. Une nouvelle méthode a été développée ces derniers temps pour augmenter l'absorption de la lumière, c'est-à-dire que l'utilisation de nanoparticules diffuse lorsqu'elles sont excitées à leur résonance plasmatique. L'argent et l'or sont parmi les matériaux plasmoniques les plus couramment utilisés, et ils ont également été combinés avec des noyaux ou des coquilles d'oxydes. La fréquence souhaitée à la lumière d'augmentation du piégeage par efficacité. Une nouvelle méthode a été développée ces derniers temps pour augmenter l'absorption de la lumière, c'est-à-dire que l'utilisation de nanoparticules diffusent lorsqu'elles sont excitées à leur résonance plasma. L'argent et l'or sont parmi les matériaux plasmoniques les plus couramment utilisés, et ils ont également été combinés avec des noyaux ou des coquilles d'oxydes. La fréquence souhaitée à la lumière d'augmentation du piégeage par efficacité. Une nouvelle méthode a été développée ces derniers temps pour augmenter l'absorption de la lumière, c'est-à-dire que l'utilisation de nanoparticules diffusent la lumière lorsqu'elles sont excitées à leur résonance plasma.L'argent et l'or sont parmi les matériaux plasmoniques les plus couramment utilisés, et ils ont également été combinés avec des noyaux ou des coquilles d'oxyde. La cellule solaire est un dispositif qui convertit directement l'énergie lumineuse en électricité par effet photovoltaïque. Les cellules solaires sont constituées de matériaux semi-conducteurs qui ont certaines propriétés d'absorption de la lumière solaire, et leurs propriétés électriques varient en fonction de l'exposition à la lumière. Elles peuvent être constituées d'une seule couche de matériau absorbant la lumière ou de plusieurs jonctions pour obtenir une plus grande absorption. Les propriétés de base d'une cellule photovoltaïque (PV) nécessitent notamment : l'absorption de la lumière, la génération de paires électron-trou ou exciton, l'extraction séparée des porteurs, etc. Un dispositif solaire organique comprend quatre couches sur un substrat transparent qui peut être en verre, en polyester, en plastique ou de nombreux autres matériaux transparents. Il est recouvert de divers oxydes conducteurs transparents tels que l'oxyde d'étain et d'indium et d'autres matériaux. La couche transparente est utilisée comme : couche de fenêtre transparente et collecteur pour les trous photogénérés (anode). Récemment, des nanotubes à structure de carbone (CNT) ont été utilisés comme couche conductrice transparente. La structure électronique des cellules solaires organiques est basée sur n électrons et une altération entre les liaisons simples et doubles DC. La bande interdite de ces matériaux varie de 1 à 4 eV. Les électrons π ont beaucoup plus de mobilité que les électrons σ. En raison du chevauchement entre les atomes de carbone, les électrons π peuvent sauter d'une bande à l'autre. Les bandes π vides sont l'orbite moléculaire inoccupée la plus basse LUMO et lorsqu'elles sont remplies d'électrons, elles sont l'orbite moléculaire la plus haute occupée HOMO. Le principe de fonctionnement des cellules solaires plasmoniques comprend : la diffusion et l'absorption de la lumière jusqu'au dépôt de nanoparticules métalliques. Une fine feuille de silicium n'absorbe pas la lumière, en raison de l'augmentation de l'absorption d'une fine feuille de silicium, plus de lumière doit être placée sur la surface pour la convertir en énergie électrique utile. On a découvert que les nanoparticules métalliques aident à diffuser la lumière entrante à des longueurs d'onde de résonance à travers le substrat de Si. Les cellules solaires à couches minces ont trois façons d'augmenter l'absorption de la lumière : a) intégrer des nanoparticules à la surface des cellules solaires, b) placer des nanoparticules à l'intérieur de la couche active ; et c) la couche active à l'arrière de la grille. Ces plasmons créent un champ électrique puissant autour de la nanoparticule et améliorent l'absorption dans la région adjacente à celle-ci. Cette technique est très utile pour l'OPV car dans l'OPV la longueur de diffusion est courte. Ainsi, les nanoparticules du placement sont plus avantageuses lorsqu'elles sont placées près de la jonction. Les différents métaux montrent l'ordre des densités électroniques de la lumière, qui correspond à la résonance. La fréquence de résonance de surface pour les particules sphériques dépend principalement de la densité d'électrons libres dans la particule. absorption dans la région qui lui est adjacente.Cette technique est très utile pour l'OPV car dans l'OPV la longueur de diffusion est courte. Ainsi, les nanoparticules du placement sont plus avantageuses lorsqu'elles sont placées près de la jonction. Les différents métaux montrent l'ordre des densités électroniques de la lumière, ce qui correspond à la résonance. La fréquence de résonance de surface pour les particules sphériques dépend principalement de la densité d'électrons libres dans la particule. absorption dans la région adjacente à celle-ci. Cette technique est très utile pour l'OPV car dans l'OPV la longueur de diffusion est courte. Ainsi, les nanoparticules du placement sont plus avantageuses lorsqu'elles sont placées près de la jonction. Les différents métaux montrent l'ordre des densités électroniques de la lumière, ce qui correspond à la résonance. La fréquence de résonance de surface pour les particules sphériques dépend principalement de la densité d'électrons libres dans la particule. Cette technique est très utile pour l'OPV car dans l'OPV la longueur de diffusion est courte. Ainsi, les nanoparticules du placement sont plus avantageuses lorsqu'elles sont placées près de la jonction. Les différents métaux montrent l'ordre des densités électroniques de la lumière, qui correspond à la résonance. La fréquence de résonance de surface pour les particules sphériques dépend principalement de la densité d'électrons libres dans la particule. Cette technique est très utile pour l'OPV car dans l'OPV la longueur de diffusion est courte. Ainsi, les nanoparticules du placement sont plus avantageuses lorsqu'elles sont placées près de la jonction. Les différents métaux montrent l'ordre des densités électroniques de la lumière, qui correspond à la résonance. La fréquence de résonance de surface pour les particules sphériques dépend principalement de la densité d'électrons libres dans la particule. Les analystes affirment que le marché mondial des cellules solaires organiques a une valeur nette estimée à 25,518 millions de dollars américains en 2013, estimée à 97,412 millions de dollars américains d'ici 2020. marché des cellules solaires organiques. Le marché nord-américain occupe la deuxième place, représentant environ 28 % du marché mondial. La demande de cellules solaires organiques est actuellement la plus élevée dans la section photovoltaïque intégrée du bâtiment (BIPV). Ce segment de marché devrait également prospérer à un bon rythme dans les années à venir entre 2014 et 2020. Les progrès récents ont montré que les cellules au silicium conventionnelles par rapport aux cellules solaires plasmoniques. MFFs in Research est une exploration des avantages de la cellule solaire plasmonique. Les avantages des particules plasmoniques sont de les utiliser sur n'importe quel film SC mince (silicium ou organique). Le spectre électromagnétique d'une large gamme de cellules solaires par rapport à l'efficacité de différentes tailles, formes et supports de revêtement des nanoparticules métalliques. Leur adaptabilité dans les méthodes de production, les propriétés et les applications est également très prometteuse pour l'avenir de l'énergie solaire. Par conséquent, les PSC sont prometteurs pour une efficacité élevée lors de la production d'énergie solaire.Les différents métaux montrent l'ordre des densités électroniques de la lumière, qui correspond à la résonance. La fréquence de résonance de surface pour les particules sphériques dépend principalement de la densité d'électrons libres dans la particule. absorption dans la région adjacente à celle-ci. Cette technique est très utile pour l'OPV car dans l'OPV la longueur de diffusion est courte. Ainsi, les nanoparticules du placement sont plus avantageuses lorsqu'elles sont placées près de la jonction. Les différents métaux montrent l'ordre des densités électroniques de la lumière, qui correspond à la résonance. La fréquence de résonance de surface pour les particules sphériques dépend principalement de la densité d'électrons libres dans la particule. Cette technique est très utile pour l'OPV car dans l'OPV la longueur de diffusion est courte. Ainsi, les nanoparticules du placement sont plus avantageuses lorsqu'elles sont placées près de la jonction. Les différents métaux montrent l'ordre des densités électroniques de la lumière, qui correspond à la résonance. La fréquence de résonance de surface pour les particules sphériques dépend principalement de la densité d'électrons libres dans la particule. Cette technique est très utile pour l'OPV car dans l'OPV la longueur de diffusion est courte. Ainsi, les nanoparticules du placement sont plus avantageuses lorsqu'elles sont placées près de la jonction. Les différents métaux montrent l'ordre des densités électroniques de la lumière, ce qui correspond à la résonance. La fréquence de résonance de surface pour les particules sphériques dépend principalement de la densité des électrons libres dans la particule. Les analystes affirment que le marché mondial des cellules solaires organiques a une valeur nette estimée à 25,518 millions de dollars américains en 2013, estimée à 97,412 millions de dollars américains d'ici 2020. marché des cellules solaires organiques. Le marché nord-américain occupe la deuxième place, représentant environ 28% du marché mondial. La demande de cellules solaires organiques est actuellement la plus élevée dans la section photovoltaïque intégrée du bâtiment (BIPV). Ce segment de marché devrait également prospérer à un bon rythme dans les années à venir entre 2014 et 2020. Les progrès récents ont montré que pour les cellules au silicium conventionnelles par rapport aux cellules solaires plasmoniques. MFFs in Research est une exploration des avantages de la cellule solaire plasmonique. Les avantages des particules plasmoniques sont de pouvoir être utilisées sur n'importe quel film SC mince (silicium ou organique). Le spectre électromagnétique d'une large gamme de cellules solaires par rapport à l'efficacité de différentes tailles, formes et supports de revêtement de nanoparticules métalliques. Leur adaptabilité dans les méthodes de production, les propriétés et les applications est également très prometteuse pour l'avenir de l'énergie solaire. Par conséquent, les PSC sont prometteurs pour une efficacité élevée lors de la production d'énergie solaire.Les différents métaux montrent l'ordre des densités électroniques de la lumière, qui correspond à la résonance. La fréquence de résonance de surface pour les particules sphériques dépend principalement de la densité d'électrons libres dans la particule. absorption dans la région adjacente à celle-ci. Cette technique est très utile pour l'OPV car dans l'OPV la longueur de diffusion est courte. Ainsi, les nanoparticules du placement sont plus avantageuses lorsqu'elles sont placées près de la jonction. Les différents métaux montrent l'ordre des densités électroniques de la lumière, qui correspond à la résonance. La fréquence de résonance de surface pour les particules sphériques dépend principalement de la densité d'électrons libres dans la particule. Cette technique est très utile pour l'OPV car dans l'OPV la longueur de diffusion est courte. Ainsi, les nanoparticules du placement sont plus avantageuses lorsqu'elles sont placées près de la jonction. Les différents métaux montrent l'ordre des densités électroniques de la lumière, qui correspond à la résonance. La fréquence de résonance de surface pour les particules sphériques dépend principalement de la densité d'électrons libres dans la particule. Cette technique est très utile pour l'OPV car dans l'OPV la longueur de diffusion est courte. Ainsi, les nanoparticules du placement sont plus avantageuses lorsqu'elles sont placées près de la jonction. Les différents métaux montrent l'ordre des densités électroniques de la lumière, ce qui correspond à la résonance. La fréquence de résonance de surface pour les particules sphériques dépend principalement de la densité des électrons libres dans la particule. Les analystes affirment que le marché mondial des cellules solaires organiques a une valeur nette estimée à 25,518 millions de dollars américains en 2013, estimée à 97,412 millions de dollars américains d'ici 2020. marché des cellules solaires organiques. Le marché nord-américain occupe la deuxième place, représentant environ 28% du marché mondial. La demande de cellules solaires organiques est actuellement la plus élevée dans la section photovoltaïque intégrée du bâtiment (BIPV). Ce segment de marché devrait également prospérer à un bon rythme dans les années à venir entre 2014 et 2020. Les progrès récents ont montré que pour les cellules au silicium conventionnelles par rapport aux cellules solaires plasmoniques. MFFs in Research est une exploration des avantages de la cellule solaire plasmonique. Les avantages des particules plasmoniques sont de pouvoir être utilisées sur n'importe quel film SC mince (silicium ou organique). Le spectre électromagnétique d'une large gamme de cellules solaires par rapport à l'efficacité de différentes tailles, formes et supports de revêtement de nanoparticules métalliques. Leur adaptabilité dans les méthodes de production, les propriétés et les applications est également très prometteuse pour l'avenir de l'énergie solaire. Par conséquent, les PSC sont prometteurs pour une efficacité élevée lors de la production d'énergie solaire.Cette technique est très utile pour l'OPV car dans l'OPV la longueur de diffusion est courte. Ainsi, les nanoparticules du placement sont plus avantageuses lorsqu'elles sont placées près de la jonction. Les différents métaux montrent l'ordre des densités électroniques de la lumière, ce qui correspond à la résonance. La fréquence de résonance de surface pour les particules sphériques dépend principalement de la densité d'électrons libres dans la particule. Cette technique est très utile pour l'OPV car dans l'OPV la longueur de diffusion est courte. Ainsi, les nanoparticules du placement sont plus avantageuses lorsqu'elles sont placées près de la jonction. Les différents métaux montrent l'ordre des densités électroniques de la lumière, ce qui correspond à la résonance. La fréquence de résonance de surface pour les particules sphériques dépend principalement de la densité d'électrons libres dans la particule. Cette technique est très utile pour l'OPV car dans l'OPV la longueur de diffusion est courte. Ainsi, les nanoparticules du placement sont plus avantageuses lorsqu'elles sont placées près de la jonction. Les différents métaux montrent l'ordre des densités électroniques de la lumière, ce qui correspond à la résonance. La fréquence de résonance de surface des particules sphériques dépend principalement de la densité des électrons libres dans la particule. Les analystes affirment que le marché mondial des cellules solaires organiques a une valeur nette estimée à 25,518 millions de dollars américains en 2013, estimée à 97,412 millions de dollars américains d'ici 2020. marché des cellules solaires organiques. Le marché nord-américain occupe la deuxième place, représentant environ 28% du marché mondial. La demande de cellules solaires organiques est actuellement la plus élevée dans la section photovoltaïque intégrée du bâtiment (BIPV). Ce segment de marché devrait également prospérer à un bon rythme dans les années à venir entre 2014 et 2020. Les progrès récents ont montré que pour les cellules de silicium conventionnelles par rapport aux cellules solaires plasmoniques. MFFs in Research est une exploration des avantages de la cellule solaire plasmonique. Les avantages des particules plasmoniques sont de les utiliser sur n'importe quel film SC mince (silicium ou organique). Le spectre électromagnétique d'une large gamme de cellules solaires sur l'efficacité de différentes tailles, formes et supports de revêtement de nanoparticules métalliques. Leur adaptabilité en termes de méthodes de production, de propriétés et d'applications est également très prometteuse pour l'avenir de l'énergie solaire. Par conséquent, les PSC sont prometteurs en termes d'efficacité élevée lors de la production d'énergie solaire.Cette technique est très utile pour l'OPV car dans l'OPV la longueur de diffusion est courte. Ainsi, les nanoparticules du placement sont plus avantageuses lorsqu'elles sont placées près de la jonction. Les différents métaux montrent l'ordre des densités électroniques de la lumière, ce qui correspond à la résonance. La fréquence de résonance de surface pour les particules sphériques dépend principalement de la densité d'électrons libres dans la particule. Cette technique est très utile pour l'OPV car dans l'OPV la longueur de diffusion est courte. Ainsi, les nanoparticules du placement sont plus avantageuses lorsqu'elles sont placées près de la jonction. Les différents métaux montrent l'ordre des densités électroniques de la lumière, ce qui correspond à la résonance. La fréquence de résonance de surface pour les particules sphériques dépend principalement de la densité d'électrons libres dans la particule. Cette technique est très utile pour l'OPV car dans l'OPV la longueur de diffusion est courte. Ainsi, les nanoparticules du placement sont plus avantageuses lorsqu'elles sont placées près de la jonction. Les différents métaux montrent l'ordre des densités électroniques de la lumière, ce qui correspond à la résonance. La fréquence de résonance de surface des particules sphériques dépend principalement de la densité des électrons libres dans la particule. Les analystes affirment que le marché mondial des cellules solaires organiques a une valeur nette estimée à 25,518 millions de dollars américains en 2013, estimée à 97,412 millions de dollars américains d'ici 2020. marché des cellules solaires organiques. Le marché nord-américain occupe la deuxième place, représentant environ 28% du marché mondial. La demande de cellules solaires organiques est actuellement la plus élevée dans la section photovoltaïque intégrée du bâtiment (BIPV). Ce segment de marché devrait également prospérer à un bon rythme dans les années à venir entre 2014 et 2020. Les progrès récents ont montré que pour les cellules de silicium conventionnelles par rapport aux cellules solaires plasmoniques. MFFs in Research est une exploration des avantages de la cellule solaire plasmonique. Les avantages des particules plasmoniques sont de les utiliser sur n'importe quel film SC mince (silicium ou organique). Le spectre électromagnétique d'une large gamme de cellules solaires sur l'efficacité de différentes tailles, formes et supports de revêtement de nanoparticules métalliques. Leur adaptabilité en termes de méthodes de production, de propriétés et d'applications est également très prometteuse pour l'avenir de l'énergie solaire. Par conséquent, les PSC sont prometteurs en termes d'efficacité élevée lors de la production d'énergie solaire.Les différents métaux montrent l'ordre des densités électroniques de la lumière, qui correspond à la résonance. La fréquence de résonance de surface pour les particules sphériques dépend principalement de la densité d'électrons libres dans la particule. Cette technique est très utile pour l'OPV car dans l'OPV la longueur de diffusion est courte. Ainsi, les nanoparticules du placement sont plus avantageuses lorsqu'elles sont placées près de la jonction. Les différents métaux montrent l'ordre des densités électroniques de la lumière, qui correspond à la résonance. La fréquence de résonance de surface pour les particules sphériques dépend principalement de la densité d'électrons libres dans la particule. Les analystes affirment que le marché mondial des cellules solaires organiques a une valeur nette estimée à 25,518 millions de dollars américains en 2013, estimée à 97,412 millions de dollars américains d'ici 2020. marché des cellules solaires organiques. Le marché nord-américain occupe la deuxième place, représentant environ 28 % du marché mondial. La demande de cellules solaires organiques est actuellement la plus élevée dans la section photovoltaïque intégrée du bâtiment (BIPV). Ce segment de marché devrait également prospérer à un bon rythme dans les années à venir entre 2014 et 2020. Les progrès récents ont montré que les cellules au silicium conventionnelles par rapport aux cellules solaires plasmoniques. MFFs in Research est une exploration des avantages de la cellule solaire plasmonique. Les avantages des particules plasmoniques sont de les utiliser sur n'importe quel film SC mince (silicium ou organique). Le spectre électromagnétique d'une large gamme de cellules solaires par rapport à l'efficacité de différentes tailles, formes et supports de revêtement des nanoparticules métalliques. Leur adaptabilité dans les méthodes de production, les propriétés et les applications est également très prometteuse pour l'avenir de l'énergie solaire. Par conséquent, les PSC sont prometteurs pour une efficacité élevée lors de la production d'énergie solaire.Les différents métaux montrent l'ordre des densités électroniques de la lumière, qui correspond à la résonance. La fréquence de résonance de surface pour les particules sphériques dépend principalement de la densité d'électrons libres dans la particule. Cette technique est très utile pour l'OPV car dans l'OPV la longueur de diffusion est courte. Ainsi, les nanoparticules du placement sont plus avantageuses lorsqu'elles sont placées près de la jonction. Les différents métaux montrent l'ordre des densités électroniques de la lumière, qui correspond à la résonance. La fréquence de résonance de surface pour les particules sphériques dépend principalement de la densité d'électrons libres dans la particule. Les analystes affirment que le marché mondial des cellules solaires organiques a une valeur nette estimée à 25,518 millions de dollars américains en 2013, estimée à 97,412 millions de dollars américains d'ici 2020. marché des cellules solaires organiques. Le marché nord-américain occupe la deuxième place, représentant environ 28 % du marché mondial. La demande de cellules solaires organiques est actuellement la plus élevée dans la section photovoltaïque intégrée du bâtiment (BIPV). Ce segment de marché devrait également prospérer à un bon rythme dans les années à venir entre 2014 et 2020. Les progrès récents ont montré que les cellules au silicium conventionnelles par rapport aux cellules solaires plasmoniques. MFFs in Research est une exploration des avantages de la cellule solaire plasmonique. Les avantages des particules plasmoniques sont de les utiliser sur n'importe quel film SC mince (silicium ou organique). Le spectre électromagnétique d'une large gamme de cellules solaires par rapport à l'efficacité de différentes tailles, formes et supports de revêtement des nanoparticules métalliques. Leur adaptabilité dans les méthodes de production, les propriétés et les applications est également très prometteuse pour l'avenir de l'énergie solaire. Par conséquent, les PSC sont prometteurs pour une efficacité élevée lors de la production d'énergie solaire.Les progrès récents ont montré que les cellules au silicium conventionnelles sont plus performantes que les cellules solaires plasmoniques. MFFs in Research explore les avantages de la cellule solaire plasmonique. Les avantages des particules plasmoniques sont de pouvoir être utilisées sur n'importe quel film SC mince (silicium ou organique). Le spectre électromagnétique d'une large gamme de cellules solaires par rapport à l'efficacité de différentes tailles, formes et supports de revêtement de nanoparticules métalliques. Leur adaptabilité dans les méthodes de production, les propriétés et les applications est également très prometteuse pour l'avenir de l'énergie solaire. Par conséquent, les PSC sont prometteurs pour une efficacité élevée lors de la production d'énergie solaire.Les progrès récents ont montré que les cellules au silicium conventionnelles sont plus performantes que les cellules solaires plasmoniques. MFFs in Research explore les avantages de la cellule solaire plasmonique. Les avantages des particules plasmoniques sont de pouvoir être utilisées sur n'importe quel film SC mince (silicium ou organique). Le spectre électromagnétique d'une large gamme de cellules solaires par rapport à l'efficacité de différentes tailles, formes et supports de revêtement de nanoparticules métalliques. Leur adaptabilité dans les méthodes de production, les propriétés et les applications est également très prometteuse pour l'avenir de l'énergie solaire. Par conséquent, les PSC sont prometteurs pour une efficacité élevée lors de la production d'énergie solaire.