
Après l'accident de Fukushima, le besoin d'alternatives à l'énergie nucléaire est devenu de plus en plus clair. La recherche de nouvelles technologies s'est ainsi intensifiée. Il s'agit de développer des technologies durables utilisant des
matériaux (Un matériau est une matière d'origine naturelle ou artificielle que l'homme façonne pour en faire des objets.) abondants et bons marchés qui puissent être intégrées à une production de
masse (La masse est une propriété fondamentale de la matière qui se manifeste à la fois par l'inertie des corps et leur interaction gravitationnelle.). L'enjeu est important et les pistes sont nombreuses mais peu semblent déboucher. Une des pistes prometteuses est le développement de cellules solaires à pigment photosensible (Dye-sensitized Solar Cell ou DSC).
Une cellule DSC est un système photoélectrochimique inspiré de la photosynthèse végétale. Il est constitué d'un électrolyte (analogue à l'
eau (L’eau (que l'on peut aussi appeler oxyde de dihydrogène, hydroxyde d'hydrogène ou acide hydroxyque) est un composé chimique simple, mais avec des propriétés complexes à cause de sa polarisation (voir Nature...) dans la photosynthèse) qui donne un
électron (L'électron est une particule élémentaire de la famille des leptons, et possèdant une charge électrique élémentaire de signe négatif. C'est un des composants de l'atome.) sous l'effet d'un pigment excité par un
rayonnement solaire (En plus des rayons cosmiques (particules animées d'une vitesse et d'une énergie extrêmement élevées), le Soleil rayonne des ondes électromagnétiques dont le spectre s'étend des ondes décamétriques aux rayons gamma en passant par la lumière visible.) (analogue à un pigment photosynthétique tel que la chlorophylle). Le pigment photosensible est imprégné dans un
matériau (Un matériau est une matière d'origine naturelle ou artificielle que l'homme façonne pour en faire des objets.) semi-conducteur fixé à la paroi transparente et conductrice située face au
soleil ((pourcentage en masse)), de sorte que l'électron libéré par le pigment diffuse jusqu'à la paroi conductrice à travers le matériau semi-conducteur pour venir s'accumuler dans la paroi supérieure de la cellule et générer une différence de potentiel avec la paroi inférieure. Les DSC couramment utilisées sont composées d'un semi-conducteur en dioxyde de titane qui est imprégné de polypyridine au ruthénium qui joue le rôle de pigment photosensible. Toutefois, le développement des cellules DSC était jusqu'à présent freiné par la rareté et le coût du ruthénium.
Nik Hostettler et Ewald Schönhofer de l'équipe de
recherche (La recherche scientifique désigne en premier lieu l’ensemble des actions entreprises en vue de produire et de développer les connaissances scientifiques. Par...) des professeurs Edwin Constable et Catherine Housecroft de l'
Université (Une université est un établissement d'enseignement supérieur dont l'objectif est la production du savoir (recherche), sa conservation et sa transmission (études supérieures). Peirce[1], un...) de Bâle en Suisse présentent dans la revue
Chemical Communications une approche novatrice pour la construction de cellules DSC qui utilise le zinc à la place du ruthénium. Leurs travaux, qui s'intègrent au programme de recherche " Light-In, Light-Out " et profitent du financement de l'European Research Council (ERC), conduisent à deux avancées majeures. D'une part, ils développent une nouvelle méthode de fabrication et d'ancrage de pigments photosensibles à la
surface (Il existe de nombreuses acceptions au mot surface, parfois objet géométrique, parfois frontière physique, souvent abusivement confondu avec sa mesure - l'aire ou la superficie.) du semi-conducteur. D'autre part, ils montrent que le zinc peut être utilisé comme pigment photosensible. Cette deuxième découverte est assez surprenante puisque le zinc est habituellement un matériau délaissé par les chimistes. Elle ouvre des perspectives très intéressantes pour l'
énergie (Dans le sens commun l'énergie désigne tout ce qui permet d'effectuer un travail, fabriquer de la chaleur, de la lumière, de produire un mouvement.) photovoltaïque puisque le zinc est un matériau bon marché qui coûte 1,5 € par
kilogramme (Le kilogramme (symbole kg) est l’unité de masse du Système international d'unités (SI).), alors que le ruthénium est un métal rare coûtant 2900 € par kilogramme.