L'intérface semiconducteur-éléctrolyte

II — Application de quelques acquis des études de l'intérface semiconducteur-électrolyte à la construction de photopiles réchargeables

D.C.P.R. — U.A. 328 C.N.R.S., I.N.P.L.-E.N.S.I.C., 1, rue Grandville, 54042 Nancy Cedex, France.

Résumé

Les conditions optimales de construction de photopiles réchargeables sont décrites et les difficultés de choix des couples à associer mises en évidence. Ce choix suppose en particulier une bonne connaissance de la position des bandes d'énergie des divers matériaux semiconducteurs dans les éléctrolytes à utiliser. On montre que divers semiconducteurs lamellaires de type n, nWSe₂, nWS₂, nMoS₂ dont la stabilité dans les milieux iode-iodure a été établie pour de longues périodes, constituent avec ce couple redox un compartiment photo anodique auquel on peut associer de manière optimale un compartiment cathodique contenant un hétéropolyanion, [math] ou [math]. Les potentiels en circuit ouvert, lorsque le semiconducteur est irradie par un laser He-Ne peuvent atteindre 600 mV et le rendement de conversion de cette lumiere monochromatique visible est de l'ordre de 9 % sans optimisation. Ces associations sont stables, les photopiles pouvant etre chargees et dechargees un grand nombre de fois sans aucune degradation de leurs caractéristiques. Une breve etude de l'effet de l'oxygène a été également faite.

Abstract

The main requirements for the construction of rechargeable solar cells have been summarized, with particular emphasis on the energetics and stability of semiconductor-electrolyte interface. These principles are illustrated by showing that several cornerstone lamellar n-type semiconductors, nWSe₂, nWS₂ and nMoS₂ which are known to be stable in iodine-iodide redox couple for long periods of time, can be fruitfully associated with cathodic compartments containing an heteropolyanion, [math] or [math] in the appropriate acidic medium. Upon irradiation with a He-Ne laser, the open circuit photovoltage is found to be as high as 600 mV and the conversion yield of the monochromatic light in the range of 9 % without optimization. These photocells are stable and can be operated for a great number of charging and discharging cycles without any decay in their output parameters. The influence of oxygen has been explored briefly.