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Posté par Michel le Vendredi 04/07/2008 à 00:00
Record d'efficacité pour les cellules solaires à colorant
Dans un article publié en ligne le 29 juin dans le magazine Nature Materials, le professeur Michael Grätzel, le docteur Shaik Zakeeruddin et leurs collègues de l'Institut Changchun de chimie appliquée à l'Académie chinoise des sciences ont réalisé un record du rendement de la conversion photovoltaïque de 8,2% dans des cellules solaires à colorant (Un colorant est une substance utilisée pour apporter une couleur à un objet à teinter.) basées sur un liquide (La phase liquide est un état de la matière. Sous cette forme, la matière est facilement déformable mais difficilement compressible.) ionique ne contenant aucun solvant. Cette performance effectuée sans l'emploi de solvants organiques volatiles promet le développement d'un usage (L’usage est l'action de se servir de quelque chose.) extérieur à grande échelle (La grande échelle, aussi appelée échelle aérienne ou auto échelle, est un véhicule utilisé par les sapeurs-pompiers, et qui...) des piles photovoltaïques à colorant peu onéreuses, fabriquées avec des matériaux (Un matériau est une matière d'origine naturelle ou artificielle que l'homme façonne pour en faire des objets.) légers et souples dont la stabilité est garantie sur de longues périodes d'exposition au soleil (Le Soleil (Sol en latin, Helios ou Ήλιος en grec) est l'étoile centrale du système solaire. Dans la...) et à la chaleur (Dans le langage courant, les mots chaleur et température ont souvent un sens équivalent : Quelle chaleur !).

La technologie (Le mot technologie possède deux acceptions de fait :) des cellules solaires à colorant, inventée par Michael Grätzel à l'EPFL (Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne) dans les années 1990 offre une alternative (Alternatives (titre original : Destiny Three Times) est un roman de Fritz Leiber publié en 1945.) prometteuse aux cellules solaires conventionnelles et onéreuses, à base de silicium (Le silicium est un élément chimique de la famille des cristallogènes, de symbole Si et de numéro atomique 14.). Ces cellules à colorant imitent la manière dont les plantes et certains organismes convertissent la lumière (La lumière est l'ensemble des ondes électromagnétiques visibles par l'œil humain, c'est-à-dire comprises dans des longueurs d'onde de 380nm...) solaire en 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.). Elles sont constituées d'une couche poreuse formée de particules d'un pigment blanc (Le blanc est la couleur d'un corps chauffé à environ 5 000 °C (voir l'article Corps noir). C'est la sensation visuelle obtenue avec un spectre lumineux continu, d'où l'image que l'on en...), le dioxyde de titane (Le dioxyde de titane est une substance composée d'oxygène et de titane.), recouverte d'un colorant moléculaire. Ce dernier absorbe la lumière du soleil, comme la chlorophylle dans les feuilles vertes. La couche est imprégnée d'une solution électrolytique. Lorsque les rayons solaires atteignent le colorant, il injecte une charge (La charge utile (payload en anglais ; la charge payante) représente ce qui est effectivement transporté par un moyen de transport donné, et qui donne lieu à un...) négative dans le dioxyde de titane (Le titane est un élément chimique métallique de symbole Ti et de numéro atomique 22.) et une charge positive dans l'électrolyte, transformant ainsi la lumière du soleil en énergie électrique (Un apport d'énergie électrique à un système électrotechnique est nécessaire pour qu'il effectue un travail : déplacer une charge, fournir de la lumière, calculer....). Comparées aux cellules conventionnelles au silicium, ces cellules sont peu onéreuses, faciles à produire et résistantes à de longues périodes d'exposition au soleil et à la chaleur. Actuellement, elles ont en général un rendement de conversion photovoltaïque supérieur à 11%, soit environ deux fois moins que les cellules au silicium. L'inconvénient majeur de cette technologie réside dans la solution électrolytique, contenant des solvants organiques volatiles, qui doit être isolée hermétiquement. Ceci, en plus du fait que les solvants pénètrent les matières plastiques, a jusqu'alors empêché l'usage de ces cellules à l'extérieur et leur intégration dans des structures souples.

Pour remédier à ces handicaps, Michael Grätzel et son équipe ont développé un nouveau concept: ils ont remplacé les solvants organiques par un mélange (Un mélange est une association de deux ou plusieurs substances solides, liquides ou gazeuses qui n'interagissent pas chimiquement. Le résultat de l'opération est une préparation aussi...) de trois sels solides qui se transforme en liquide lorsqu'on les mélange dans la bonne proportion. Ces nouveaux sels liquides offrent une excellente stabilité et efficacité. Michael Grätzel pense que le développement de ce genre de mélanges électrolytiques facilitera l'usage à large échelle de la technologie des cellules solaires à colorant, confirmant le rôle de l'énergie solaire (L'énergie solaire est l'énergie que dispense le soleil par son rayonnement, directement ou de manière diffuse à travers l'atmosphère. Sur Terre, l'énergie solaire est à l'origine du cycle de l'eau et du...) comme pierre angulaire de la production d'énergies alternatives.

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Source: EPFL