In this paper, two methods are compared to model the I-V curves of nanostructured solar cells. These cells consist of an interpenetrating network of an n-type transparent semiconductor oxide (e.g. TiO₂) and a p-type semiconductor absorber (e.g. CdTe, CuInS₂), deposited on TCO covered glass. The methods are also applicable when a dye and an electrolyte replace the p-semiconductor, and even to organic bulk heterojunction cells. A network model (NM) with resistors and diodes has been published by us before. Another method which has been proposed in the literature is an effective medium model (EMM). In this model, the whole p-n nanostructure is represented by one single effective semiconductor layer, which then is fed into a standard solar cell device simulator, e.g. SCAPS. In this work, it is shown that the NM and the EMM can describe the same physical structure, when they are set up properly. As an illustration, some problems are described both by EMM and NM, and the results are compared. The EMM in this work confirms the results obtained earlier with a simplified NM (constant R_n, R_p): when illuminating the n-side, the structure is tolerant to R_n but not to R_p; the interpenetrating geometry is disadvantageous for V_oc. To cite this article: B. Minnaert et al., C. R. Chimie 9 (2006).

Deux méthodes sont comparées pour modéliser les courbes I-V des cellules photovoltaïques nanostructurées. Ces cellules consistent en un réseau interpénétré constitué d'un oxyde semiconducteur transparent de type n (c'est-à-dire TiO₂) et un semiconducteur de type p absorbeur (c'est-à-dire CdTe, CuInSe₂) déposé sur un substrat verre conducteur. Les méthodes peuvent aussi être appliquées lorsqu'un colorant et un électrolyte remplacent le semiconducteur de type p ou encore pour des cellules organiques avec hétérojonction. Un modèle de réseau (NM) avec des diodes et des résistors a été publié préalablement par nous-même. Une autre méthode proposée dans la littérature est celle du modèle de milieu effectif (EMM). Dans ce modèle, la nanostructure est représentée dans sa totalité par une simple couche d'un semiconducteur effectif, qui est ensuite introduite dans un simulateur d'un dispositif standard de cellule photovoltaïque. Il est montré ici que les deux modèles NM et EMM peuvent décrire la même structure physique quand ils sont bien utilisés. Comme illustration, quelques problèmes sont décrits, tant par le modèle EMM que NM, et les résultats sont comparés. Le modèle EMM utilisé dans ce travail confirme les résultats obtenus auparavant avec un modèle NM simplifié (R_n et R_p constants) : lorsque la face de type n est éclairée, la structure est tolérante vis à vis de R_n mais non de R_p ; la géométrie interpénétrée est désavantageuse pour V_oc. Pour citer cet article : B. Minnaert et al., C. R. Chimie 9 (2006).