Mardi 10 mai 2016, TrackoWatt a organisé une conférence sous le thème de

“Les cellules photovoltaïques… vues du côté du chercheur…”

La conférencière, Le Dr. Anne-Sophie Chauvin, nous a captivés pendant plus d’une heure, sans compter la partie pratique consistant à fabriquer nos propres cellules solaires de type Graetzel. En voici un bref résumé :

• On estime que nos besoins énergétiques vont doubler d’ici 2050
• Nous avons donc besoin de trouver de nouvelles sources d’énergie, respectant notre environnement. Le soleil est pour notre planète une très grande source d’énergie. Le soleil fabrique son énergie par la fusion.
• Si nous arrivions à reproduire la fusion sur Terre, nous aurions alors une grande source d’énergie « propre » à disposition. Malheureusement, nous n’arrivons pour le moment pas à maîtriser cette réaction. Nous cherchons donc un moyen simple de profiter de l’énergie du soleil arrivant sur notre planète via son rayonnement.
• Le Prof. Michaël Graetzel a trouvé une solution pour transformer le rayonnement solaire en électricité en étudiant ce que fait la nature. En effet, les plantes transforment l’énergie provenant du soleil en énergie utile pour la plante via ce qu’on appelle le principe de la photosynthèse. Les cellules photovoltaïques de type « Graetzel» fonctionnent donc sur le même principe. La chlorophylle est remplacée par un colorant.
• Quelques avantages des cellules Graetzel par rapport aux cellules au silicium (monocristallin, poly cristallin, amorphe…) :
  – coût de production moins élevé
  – technologie de fabrication simple
  – éléments utilisés trouvés en abondance sur terre
  – transparence des cellules (teintées suivant colorant utilisé pour  sa fabrication)
  – sensible au rayonnement direct et indirect
  – capte la lumière depuis devant et derrière la cellule
  – gros potentiel pour les architectes (esthétique, vitrage, façade…)

 

• Mais aussi aujourd’hui encore quelques désavantages : stabilité de la cellule en fonction de la température ou des années et rendement un peu plus faible (->15%) que les cellules mono et poly cristallines. Il est à noter que le rendement plus faible n’est pas un critère essentiel pour le choix de la technologie des cellules. En effet il vaut mieux des cellules photovoltaïques qui peuvent être facilement fabriquées, ayant un cycle de vie favorable (énergie grise) et un rendement acceptable, plutôt que des cellules très techniques avec un cycle de vie défavorable (énergie grise) et un meilleur rendement. On peut dire cela car la surface à disposition sur la Terre est largement suffisante pour installer des cellules photovoltaïques.

 

Comme je le disais, nous avons passé à la pratique en fabriquant 3 cellules de couleurs différents puisque nous avons utilisé trois colorants différents (cynorhodon, framboise et ???). Voici la méthode de fabrication d’une cellule de type Grätzel artisanale :

 

• Deux plaques de verres avec un traitement de surface de manière à que l’une des deux faces soit conductrice
• On dépose sur une des deux plaquettes (côté conducteur) une mince couche d’oxde de Titane de couleur blanche (TiO₂, semi-conducteur). Cette étape était déjà préparée (via un procédé de coating). Cette plaque sera la cathode (-, électrode négative)
• On trempe la plaquette de verre recouverte de TiO₂ dans une liquide coloré (thé de cynorhodon par exemple) de manière à que l’Oxyde de Titane absorbe du colorant.
• Il reste à créer l’anode (+, électrode positive). Pour ce faire, on dépose du graphite sur la face conductrice du verre à l’aide d’un crayon gris. Le rôle du graphite accélère le passage des électrons.
• Avant de rassembler l’anode et la cathode, on y ajoute une petite goutte de solution à base d’Iode (pour faciliter le passage des électrons d’une plaque à l’autre).Le tout est testé en faisant tourner un petit moteur et ça fonctionne !

Si vous désirez vous-même en fabriquer, il existe des Kit, comme ici

Si vous désiriez voir un petit reportage sur le Prof. Graetzel, c’est ici