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Record d'efficacité pour les cellules solaires à colorant
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Dans un article publié 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 basées sur un liquide ionique ne contenant aucun solvant.
Cette performance effectuée sans l'emploi de solvants organiques volatiles promet le développement d'un usage extérieur à grande échelle des piles photovoltaïques à colorant peu onéreuses, fabriquées avec des matériaux légers et souples dont la stabilité est garantie sur de longues périodes d'exposition au soleil et à la chaleur.
La technologie des cellules solaires à colorant, inventée par Michael Grätzel à l'EPFL dans les années 1990 offre une alternative prometteuse aux cellules solaires conventionnelles et onéreuses, à base de silicium. Ces cellules à colorant imitent la manière dont les plantes et certains organismes convertissent la lumière solaire en énergie. Elles sont constituées d'une couche poreuse formée de particules d'un pigment blanc, le dioxide 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 négative dans le dioxide de titane et une charge positive dans l'électrolyte, transformant ainsi la lumière du soleil en énergie électrique.
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 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 comme pierre angulaire de la production d'énergies alternatives.
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