L’équipe a pu développer des DSC offrant pour la première fois un rendement de conversion de puissance de 15.2% à la lumière du soleil simulée standard, avec une stabilité opérationnelle à long terme testée de plus de 500 heures.

EPFL: Des cellules photovoltaïques «Grätzel» réalisent un nouveau record

(EPFL) Des scientifiques de l’EPFL ont augmenté le rendement de conversion de puissance des cellules photovoltaïques à pigment photosensible en le poussant au-delà de 15% à la lumière directe du soleil et 30% à la lumière ambiante. (Text auf Deutsch >>)


De récents progrès dans le domaine des photosensibilisateurs et d’autres composants des DSC ont permis d’améliorer les performances de ces dernières, tant à la lumière directe du soleil qu’à la lumière ambiante. Mais la clé pour améliorer l’efficacité des DSC réside dans la compréhension et le contrôle de l’assemblage des molécules pigmentaires sur la surface des films de nanoparticules de dioxyde de titane favorisant la génération de la charge électrique.

La cosensibilisation
L’une des méthodes est celle de la cosensibilisation, une technique de fabrication chimique qui produit des DSC avec deux pigments différents - voire plus - présentant une absorption optique complémentaire. La cosensibilisation a porté le rendement de conversion de puissance des DSC à des valeurs record, cette méthode présentant potentiellement l’avantage de pouvoir combiner des pigments capables d’absorber la lumière sur l’intégralité du spectre. Toutefois, la cosensibilisation s’est aussi révélée inefficace dans certains cas, car la recherche des combinaisons judicieuses de pigments capables d’absorber une grande quantité de lumière et d’offrir un rendement de conversion de puissance maximum requiert un énorme travail de conception, de synthèse et de criblage moléculaire.

Assemblage de deux nouvelles molécules pigmentaires photosensibilisantes
Des scientifiques des groupes de Grätzel and Anders Hagfeldt à l’EPFL ont à présent développé une méthode permettant d’améliorer l’assemblage de deux nouvelles molécules pigmentaires photosensibilisantes et d’accroître la performance photovoltaïque des DSC. Ensemble, ces nouveaux photosensibilisateurs peuvent récolter une grande quantité de lumière sur l’intégralité du domaine visible. La nouvelle technique mise au point implique la pré-adsorption d’une monocouche d’un dérivé de l’acide hydroxamique sur la surface de dioxyde de titane nanocristallin mésoporeux. Cela a pour effet de ralentir l’adsorption des deux photosensibilisateurs et de permettre ainsi la formation d’une couche dense et bien ordonnée de photosensibilisateur sur la surface d’oxyde de titane.

Grâce à l’augmentation de la surface active
Grâce à cette approche, l’équipe a pu développer des DSC offrant pour la première fois un rendement de conversion de puissance de 15.2% à la lumière du soleil simulée standard, avec une stabilité opérationnelle à long terme testée de plus de 500 heures. L’augmentation de la surface active de 2.8 cm2 a permis d’obtenir un rendement de conversion de puissance situé entre 28.4% et 30.2% sur une large plage d’intensités de lumière ambiante et ce, avec une excellente stabilité.

Les auteurs expliquent: «Nos découvertes ouvrent la voie à un accès aisé à des DSC hautes performances et ouvrent des perspectives prometteuses pour des applications telles que le remplacement de l’alimentation réseau et par batterie d’appareils électroniques de faible puissance utilisant la lumière ambiante comme source d’énergie.»

Text: ee-news.ch, Quelle: Eidgenössische Technische Hochschule Lausanne, EPFL

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