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Révolution dans le domaine de l'énergie solaire

EPFL: une révolution dans le domaine de l'énergie solaireDes chercheurs de l’EPFL et de l’Université de Stanford ont développé et testé à Lausanne des cellules photovoltaïques de nouvelle génération. Une révolution dans le domaine et une première mondiale en termes de technologie, qui fait l’objet d’une publication dans la revue Nature Photonics.

“Un nouveau paradigme dans la manière de capter la lumière et de la transformer en énergie électrique.” Professeur à l’EPFL et concepteur du système de cellules solaires à colorants, Michael Grätzel décrit en ces termes la découverte publiée dans Nature’s photonics par son équipe et ses partenaires de Stanford, Berkeley et Georgia Tech. Grâce à l’adjonction d’un second colorant, les cellules solaires sont désormais capables de réagir à une plus grande partie du spectre lumineux.

Couramment désigné sous le nom de cellules solaires de Grätzel en référence à leur concepteur, le système voit le jour au début des années 90. Le professeur de l’EPFL développe un système à base de colorants qui, comme la chlorophylle naturelle, sont stimulés par la lumière et génèrent des charges électriques. La technique permet de produire des cellules solaires particulièrement efficaces en faible luminosité et à moindre coût – un enjeu capital qui compense largement le rendement légèrement plus faible que les cellules traditionnelles.


Améliorer le rendement des cellules solaires

Les colorants utilisés par Michael Grätzel, appelés phthalocyanines, ne sont sensibles qu’à une partie restreinte du spectre lumineux. Les recherches menées conjointement entre les chercheurs de l’EPFL et leurs confrères américains permettent d’étendre la sensibilité spectrale de la cellule aux parties rouges, vertes et bleues de la lumière visible. Et donc d’en améliorer l’efficacité. Cela est rendu possible grâce à l’adjonction de nouveaux colorants, les pérylènes.

Les pérylènes ne génèrent pas directement de charge électrique. Mais ils réagissent aux parties bleues et vertes du spectre lumineux. Ils communiquent leur énergie aux phthalocyanines, qui à leur tour transmettent une charge électrique. Sans l’assistance de ces nouveaux colorants, les phthalocyanines seules ne réagiraient qu’à la partie rouge du spectre. «Il n’est pas possible pour un seul colorant d’être sensible à l’entier du spectre lumineux, précise Khaja Nazeeruddin, chercheur dans l’équipe de Michael Grätzel. D’où l’incorporation d’un second colorant. C’est une première mondiale.»


Une technologie inspirée de la photosynthèse des plantes

Ce mode de transfert d’énergie indirect s’inspire des modèles naturels. Dans le processus de la photosynthèse des plantes, certaines molécules de chlorophylle émettent des signaux, que d’autres reçoivent avant que se mettent en route des processus de transfert de charges électriques. «Il s’agit de ce que l’on appelle des transferts d’énergie par interactions dipolaires, explique Michael Grätzel. Jusqu’à présent, les colorants de nos cellules avaient pour unique rôle de générer directement les charges électriques.» .

Pour l’heure, le modèle a été testé dans les laboratoires de l’EPFL par l’équipe de Michael Grätzel et Brian Hardin, chercheur de Stanford. Avec des résultats plus qu’encourageants. Le transfert de charge est ainsi amélioré de 26%, comparé à un système basé sur la seule phthalocyanine. «Nous avons de nombreuses perspectives pour améliorer le modèle dans le futur, explique Khaja Nazeeruddin. Nous pouvons jouer sur les parties sensibles du spectre lumineux, ou envisager un système à trois ou même quatre colorants.»

Cette découverte est le premier résultat d’un récent partenariat entre l’EPFL, Stanford, Berkeley et Georgia Tech. Le projet, appelé CAMP et centré à Stanford, vise à améliorer le rendement et la pérennité des cellules solaires moléculaires, et à développer des techniques de production à bas coût. CAMP est financé par l’université des sciences et des technologies du Roi Abdullah d’Arabie Saoudite, à hauteur de 27 millions de francs suisses sur 5 ans – à l’EPFL l’équipe de Michael Grätzel devrait avoir accès à environ 2.2 millions de francs pour ses recherches à Lausanne.


Contacts et informations complémentaires :

Michael Grätzel

Tel. : +41 21 693 31 12 ou +41 78 674 27 73

Email : michael.graetzel@epfl.ch

3 réponses

  1. Francois
    | Répondre

    Super, à quand une première application industrielle issue de ces travaux ?

  2. admin
    | Répondre

    François,
    C’est toujours difficile à dire car ils n’en sont manifestement qu’au début de l’étape “laboratoire” et le passage de cette étape à la production en série prend souvent plusieurs années.
    Cependant, l’EPFL vient de s’asscocier avec BrightView Systems, une société active dans la production de cellules photovoltaïques (http://actualites.epfl.ch/index.php?module=procontent&func=display&id=2303). On peut donc espérer une mise en production accélérée.

  3. Solar Power Queen
    | Répondre

    Savez vous si il y a du nouveau concernant ce sujet? je suis tres interessee par la suite 🙂

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