La cellule à pigment photosensible

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Grâce aux nanoparticules, la lueur diffuse devient exploitable

On utilise comme semi-conducteur le dioxyde de titane, peu onéreux, que l’on trouve par exemple dans les crèmes solaires ou les dentifrices. Les nanoparticules de dioxyde de titane ne forment pas une couche plate sur la plaque de verre, mais une surface inégale, qui capte la lumière diffuse provenant de toutes les directions.

Les cellules solaires classiques utilisent comme semi-conducteur le silicium, qui doit être extrait sous une forme extrêmement pure, via un procédé très énergivore. A l’inverse, les cellules à pigment photosensible ne contiennent pas du tout de silicium. C’est pourquoi elles sont intéressantes du point de vue énergétique sur le court terme et également pour les produits ayant une durée de vie courte comparable, comme les textiles.

Production d’hydrogène à partir d’énergie solaire

Outre la production électrique directe, Michael Grätzel s’est intéressé dans le cadre de ses recherches à la transformation de l’énergie solaire en hydrogène, substance pouvant être stockée directement, contrairement au courant électrique. L’hydrogène représente une alternative intéressante aux carburants fossiles, notamment parce que sa combustion ne produit pas de dioxyde de carbone, mais uniquement de l’eau.

Si l’hydrogène est un élément présent en très grandes quantités sur terre, on le trouve presque exclusivement dans des composés chimiques comme l’eau. Pour séparer l’oxygène et l’hydrogène d’une molécule d’eau, il faut utiliser de l’énergie, sous une forme ou sous une autre. Celle-ci peut être fournie par une cellule solaire classique, mais ce procédé coûte encore cher à l’heure actuelle.

Aussi, Grätzel a appliqué le principe des cellules à pigment photosensible à la production d’hydrogène. Pour rendre ce procédé hautement efficace, il a mis au point une cellule tandem, qui absorbe pour moitié la lumière bleue à l’aide de trioxyde de tungstène, tandis que l’autre moitié agit de manière complémentaire en captant la lumière rouge et verte à l’aide de dioxyde de titane.

La cellule tandem fonctionne de manière très similaire à la photosynthèse des plantes vertes, qui fait appel à deux photosystèmes en série, permettant en bout de chaîne de produire de l’oxygène et de réduire le dioxyde de carbone en glucides.

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