Cet exposé va permettre de voir l’évolution des technologies jusqu’à ce jour, pour transformer l’énergie solaire en énergie électrique. Cette conversion nécessite des semi-conducteurs. Les technologies couches minces ont fait appel aux cellules monocristallines à base de silicium remplacées après par des couches polycristallines faisant appel à plusieurs composés. Puis des cellules à colorants ont fait leur apparition et une filière organique voit le jour actuellement.

Le principe est d’abord rappelé ainsi que l’évolution des techniques avec les semi-conducteurs utilisés : d’abord le silicium dopé jonction N-P et la création de la paire-trou et le problème de l’énergie cinétique perdue dans le réseau. La technologie de l’élaboration du silicium est rappelée. L’obtention d’un monocristal par le procédé de Czochralski de coût élevé est remplacée par l’obtention de systèmes polycristallins amorphes et multicouches.

L’ajustage du gap est relié avec les nombres quantiques des deux éléments de la jonction. Des exemples de composés sont présentés tels que CdTe, CdSnO₄, CuFeS₂, dopés avec de l’indium et du gallium, ou respectivement le zinc ou l’étain, pour un développement plus durable. Les rendements sont en moyenne de 20 %. La découverte des « boites quantiques » (échelle nanométrique) augmente le rendement jusqu’à 45 % !

Les cellules à colorants sont étudiées en détail. Selon le pôle de la batterie, il est utilisé du TiO₂ divisé sur lequel des colorants sont adsorbés et du carbone.
Les colorants sont des complexes métalliques à base de ruthénium et de cobalt. Le cas particulier d’une pérovskite et d’un colorant à base de plomb (CH₃NH₃PbI₂) est très prometteur en raison d’un coût très favorable.

Les polymères organiques conducteurs N et P terminent le cours : le contrôle des BV et HO y est plus simple tout comme la présentation des nanostructures des électrodes.

En conclusion, les dernières avancées des cellules «tandem» inorganique- organique avec des rendements record sont envisagées.