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Les cellules solaires sensibilisées aux colorants bon marché se dirigent vers la commercialisation
Les cellules solaires faciles à fabriquer qui captent la lumière avec des colorants ont remporté une impressionnante série de prix scientifiques, dont le Prix du millénaire pour la technologie en 2010. Pourtant, ils ont eu peu d'impact commercial depuis leur invention en 1988.
Une nouvelle conception rapportée par des chercheurs de la Northwestern University la semaine dernière pourrait changer cela, en fournissant un dispositif qui élimine la responsabilité inhérente de la cellule solaire à colorant : son électrolyte liquide corrosif et sujet aux fuites.
Contrairement aux panneaux à couche mince et au silicium, les panneaux à base de colorants peuvent être produits dans des processus rouleau à rouleau bon marché similaires à l'impression. Ainsi, même si elles sont moins efficaces que les cellules solaires au silicium, elles pourraient s'avérer rentables.
Le développement du nord-ouest n'est que le dernier d'une série d'avancées dans ce que Michael McGehee , directeur du Center for Advanced Molecular Photovoltaics de l'Université de Stanford, a récemment surnommé un renaissance dans les cellules sensibilisées aux colorants . Les progrès récents dans le domaine pourraient enfin transformer ces élégantes curiosités scientifiques en dispositifs pratiques de génération d'énergie.
Dans une cellule solaire à colorant, la lumière entrante excite une couche poreuse d'oxyde de titane recouverte d'un colorant, générant des charges négatives et positives. Les charges négatives, les électrons excités, s'écoulent de la cellule à travers l'oxyde de titane, tandis que les charges positives s'écoulent dans un électrolyte liquide. Comme pour les piles alcalines remplies d'électrolyte, les fuites sont un danger omniprésent, en particulier dans les panneaux solaires soumis à des intempéries extrêmes. Les électrolytes chauffés à 80°C (sur un toit par exemple) peuvent se dilater et rompre l'étanchéité du panneau. L'électrolyte à base d'iode des cellules à colorant est également suffisamment corrosif pour ronger même les métaux résistants à la rouille tels que l'aluminium et l'acier inoxydable.
chimiste de l'université Northwestern Mercouri Kanatzidis , scientifique des matériaux Robert Chang , et deux étudiants diplômés ont remplacé l'électrolyte liquide des cellules à colorant par un semi-conducteur solide à base d'iode. Alors que les conceptions antérieures à l'état solide ont réduit la puissance de sortie des cellules à colorant, la conception Northwestern améliore en fait les performances, selon les chercheurs, car le semi-conducteur césium-étain-iode qui remplace l'électrolyte liquide absorbe également la lumière. Notre matériau absorbe en fait plus de lumière que le colorant lui-même, explique Kanatzidis.
Dans un rapport en La nature La semaine dernière, l'équipe de Northwestern affirme que sa cellule convertit 10,2 % de la lumière entrante en électricité, bien plus que les 7 % d'efficacité des meilleures cellules à colorant à semi-conducteurs existantes. Sean Shaheen , un expert en photovoltaïque organique à l'Université de Denver, affirme que l'efficacité de la cellule Northwestern serait plus proche de 8 % dans des conditions de mesure standard. Mais Shaheen dit qu'il s'agit toujours d'un développement important pour les cellules à colorant.
Kanatzidis dit qu'il pourrait être possible de commercialiser la conception si l'efficacité des cellules peut être poussée au-dessus de 11 %. C'est inférieur à l'efficacité de 12 à 16% des panneaux solaires commerciaux à couche mince et bien en deçà de l'efficacité des panneaux de silicium. Mais le coût de fabrication des cellules à base de colorant devrait également être inférieur.
développeur solaire australien Colorant cherche à exploiter un traitement à faible coût pour commercialiser la technologie solaire à colorant conventionnelle, y compris l'électrolyte liquide. Sa stratégie consiste à intégrer l'énergie solaire à base de colorants dans les matériaux de construction tels que les panneaux de verre et les tôles de toiture en acier. En mars dernier, le partenaire de coentreprise sud-coréen de Dyesol, Timo Technology, a installé des panneaux de verre sur un bâtiment à Séoul. Et Dyesol s'associe à la société indienne Tata Steel pour développer des toitures en acier à revêtement solaire.
Damion Milliken, directeur de la recherche et du développement de Dyesol, insiste sur le fait que les électrolytes liquides peuvent être contenus. Dyesol et d'autres ont produit des appareils avec une excellente stabilité à long terme qui ont été soumis à des tests accélérés équivalents à une durée de vie de 25 ans et au-delà, dit Milliken. La technologie est commercialement viable.