Recherchez sur tout Techno-Science.net
       
Techno-Science.net : Suivez l'actualité des sciences et des technologies, découvrez, commentez
Catégories
Techniques
Sciences
Encore plus...
Techno-Science.net
Bons plans et avis Gearbest: Xiaomi Mi Mix2, OnePlus 5T
Code promo Gearbest: réduction, coupon, livraison...
Photo Mystérieuse

Que représente
cette image ?
Posté par Adrien le Dimanche 11/05/2008 à 00:00
Vers des cellules solaires peintes sur de l'acier plat ?
Une équipe du Centre de recherche sur les matériaux de la Faculté de Sciences de l'Ingénieur de l'Université de Swansea (Pays de Galles) coordonne un projet de recherche visant à déposer de façon industrielle des cellules solaires sur des feuilles d'acier (L’acier est un alliage métallique utilisé dans les domaines de la construction métallique (voir aussi l’article sur la théorie du soudage de l’acier)...) plat. L'objectif est d'utiliser les bardages et toits en acier des bâtiments pour produire de l'électricité.

Pour cela, les scientifiques britanniques, en collaboration avec le groupe sidérurgique britannique Corus, travaillent sur des cellules solaires sensibilisées à colorant (Un colorant est une substance utilisée pour apporter une couleur à un objet à teinter.) (les DSSCs pour Dye sensitised solar cells, voir en fin d'article) qu'ils souhaiteraient peindre par spray (Le Spray était le nom du voilier utilisé par Joshua Slocum pour accomplir son tour du monde en solitaire qui l'a rendu célèbre.) sur le substrat acier. Ils ont choisi ce type de cellule notamment pour son faible coût et pour son efficacité à l'extrémité la moins énergétique du spectre solaire, convenant bien au climat (Le climat correspond à la distribution statistique des conditions atmosphériques dans une région donnée pendant une période de temps donnée. Il se distingue de la météorologie qui...) britannique.

Le groupe de l'Université de Swansea collabore depuis de nombreuses années avec l'industrie sidérurgique britannique, notamment avec le groupe Corus (qui possède d'ailleurs deux usines à proximité de Swansea, à Llanelli et Port Talbot). C'est en travaillant sur la durabilité de l'acier et de ses revêtements, et notamment des peintures à base de pigments de dioxyde de titane (Le dioxyde de titane est une substance composée d'oxygène et de titane.), que les chercheurs gallois ont eu l'idée de créer une peinture qui fonctionne comme une cellule solaire sensibilisée à colorant. Ils souhaiteraient exploiter la même technologie (Le mot technologie possède deux acceptions de fait :) que celle actuellement utilisée en aciérie par Corus et qui consiste à peindre les feuilles d'acier en les passant entre des rouleaux. Les scientifiques espèrent atteindre ainsi un rendement compris entre 30 et 40 m2 par minute ( Forme première d'un document : Droit : une minute est l'original d'un acte. Cartographie géologique ; la minute de terrain est la carte originale, au crayon, levée sur le terrain. ...).

Un financement 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 extension métonymique, la recherche scientifique...), alloué par le Welsh Energy Research Centre (WERC, le Centre gallois de recherche en énergie) du gouvernement de l'Assemblée galloise, a permis à l'équipe galloise d'étudier, en collaboration avec Corus, la faisabilité d'un tel système. Les résultats obtenus ont mené à un financement de plus de 1,5 million (Un million (1 000 000) est l'entier naturel qui suit neuf cent quatre-vingt-dix-neuf mille neuf cent quatre-vingt-dix-neuf (999 999) et qui précède un million un...) de livres (environ 1,9 million d'euros) accordé par le conseil de recherche Engineering and Physical Sciences Research Council (EPSRC) à un consortium composé de l'Université de Swansea, de l'Université de Bangor, de l'Université de Bath et d'Imperial College London.

Toutefois, l'application continue de cellules solaires sensibilisées à colorant sur des feuilles d'acier pose d'importants défis scientifiques, au moins dans quatre domaines:
- le développement de couches sensibilisées actives de dioxyde de titane (Le titane est un élément chimique métallique de symbole Ti et de numéro atomique 22.) nanostructuré présentant de bonnes propriétés d'adhésion et compatibles avec une application à grande vitesse (On distingue :) ;
- le développement d'un électrolyte approprié et qui élimine les composants volatiles et les problèmes d'étanchéité associés ;
- l'optimisation de l'efficacité de collecte et du design (Le design (la stylique en français) est un domaine visant à la création d'objets, d'environnements ou d'œuvres graphiques, à la...) de la contre-électrode ;
- la durabilité et la compatibilité des matériaux afin d'assurer une durée de vie (La vie est le nom donné :) opérationnelle raisonnable en extérieur (ceci inclut en particulier le développement de couches barrières appropriées pour prévenir la corrosion du substrat d'acier).

Les compétences sont réparties entre les différents partenaires du consortium: cellules solaires sensibilisées à colorant pour Imperial College, photoélectrochimie pour l'Université de Bath, dépôt de matériaux et chimie (La chimie est une science de la nature divisée en plusieurs spécialités, à l'instar de la physique et de la biologie avec lesquelles elle partage des...) de surface (Une surface désigne généralement la couche superficielle d'un objet. Le terme a plusieurs acceptions, parfois objet géométrique, parfois frontière physique, et...) pour l'Université de Bangor et développement du revêtement de l'acier pour l'Université de Swansea.

Les installations de revêtement de Corus Colors, la division (La division est une loi de composition qui à deux nombres associe le produit du premier par l'inverse du second. Si un nombre est non nul, la fonction "division par ce...) spécialisée du groupe Corus, produisent un million de tonnes par an de produits à base d'acier peint, ce qui correspond à environ cent millions de m2 de toits et de bardages. Les chercheurs gallois estiment que, en revêtant cette surface de matériel photovoltaïque et en supposant un taux de conversion de 5%, on pourrait générer une puissance (Le mot puissance est employé dans plusieurs domaines avec une signification particulière :) annuelle de 450 GigaWatts, soit l'équivalent de 50 fermes éoliennes.

L'équipe est déjà parvenue à peindre de petites cellules de démonstration sur un substrat acier et espère être en mesure de produire une cellule commerciale dans les deux ans et demi à venir.

Les cellules solaires sensibilisées à colorant ou cellules de Graetzel

Ces cellules solaires portent le nom de leur co-inventeur, Michael Graetzel, professeur de chimie physique (La chimie physique est l’étude des bases physiques des systèmes chimiques et des procédés. En particulier, la description...) à l'Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL). Elles sont caractérisées par le fait que, à la différence des cellules classiques, les processus d'absorption ( En optique, l'absorption se réfère au processus par lequel l'énergie d'un photon est prise par une autre entité, par exemple, un atome qui fait une transition entre deux niveaux...) de la lumière et de séparation des charges électriques sont différenciés. Leur fonctionnement est en fait inspiré du processus de photosynthèse des plantes au cours duquel la chlorophylle à la surface des feuilles absorbe la lumière et distribue des électrons, dont l'énergie est utilisée ailleurs dans la plante (Les plantes (Plantae Haeckel, 1866) sont des êtres pluricellulaires à la base de la chaîne alimentaire. Elles forment l'une des subdivisions (ou règne) des Eucaryotes. Elles sont, avec les autres végétaux...).

Une cellule de Graetzel est composée d'un assemblage de nanocristaux d'oxyde (Un oxyde est un composé de l'oxygène avec un élément moins électronégatif, c'est-à-dire tous sauf le fluor. Oxyde désigne également l'ion oxyde O2-.) de titane (TiO2), bien connectés entre eux, sur la surface desquels est greffé un colorant, le sensibilisateur. Les photons (En physique des particules, le photon est la particule élémentaire médiatrice de l'interaction électromagnétique. Autrement dit, lorsque deux particules...) incidents absorbés par le sensibilisateur provoquent l'éjection d'électrons ; ces électrons sont absorbés par les nanoparticules d'oxyde de titane et transportés vers une couche transparente conductrice située sous la couche de TiO2. Pour éviter que les électrons éjectés soient tout (Le tout compris comme ensemble de ce qui existe est souvent interprété comme le monde ou l'univers.) de suite récupérés par le colorant et s'y recombinent, une solution électrolytique contenant des ions iodure et conductrice de trous, fournit des électrons au colorant. Ce phénomène de régénération est alors beaucoup plus rapide que le phénomène de recombinaison. Dans une cellule complète, les trous et les électrons créés au niveau des molécules de colorant sont donc transférés séparément vers les électrodes externes.

Les cellules solaires sensibilisées à colorant présentent l'avantage d'être moins coûteuses que les cellules classiques à base de silicium (Le silicium est un élément chimique de la famille des cristallogènes, de symbole Si et de numéro atomique 14.) et d'être efficaces à l'extrémité basse fréquence du spectre de la lumière solaire (rouge visible et infrarouge). Leur taux de conversion maximal (environ 11%) reste toutefois inférieur à celui des meilleures cellules photovoltaïques.

Commentez et débattez de cette actualité sur notre forum Techno-Science.net. Vous pouvez également partager cette actualité sur Facebook, Twitter et les autres réseaux sociaux.
Icone partage sur Facebook Icone partage sur Twitter Partager sur Messenger Icone partage sur Delicious Icone partage sur Myspace Flux RSS
Source: BE Royaume-Uni numéro 85 (17/04/2008) - Ambassade de France au Royaume-Uni / ADIT - http://www.bulletins-electroniques.com/ ... /54015.htm
 
Jeudi 23 Novembre 2017 à 00:00:06 - Vie et Terre - 0 commentaire
» Un bon odorat pour une bonne croissance
Mardi 21 Novembre 2017 à 12:00:21 - Physique - 0 commentaire
» Photosynthèse: de l’huile dans les rouages