| Une équipe
du Centre de recherche sur les matériaux de la Faculté de
Sciences de l'Ingénieur de l'Université de Swansea (Pays
de Galles) coordonne un projet de recherche visant à déposer
de façon industrielle des cellules solaires sur des feuilles d'acier
plat. L'objectif est d'utiliser les bardages et toits en acier des bâtiments
pour produire de l'électricité.
Pour cela, les scientifiques britanniques, en collaboration avec le groupe sidérurgique britannique Corus, travaillent sur des cellules solaires sensibilisées à colorant (les DSSCs pour Dye sensitised solar cells, voir en fin d'article) qu'ils souhaiteraient peindre par spray sur le substrat acier. Ils ont choisi ce type de cellule notamment pour son faible coût et pour son efficacité à l'extrémité la moins énergétique du spectre solaire, convenant bien au climat britannique. Le groupe de l'Université de Swansea collabore depuis de nombreuses années avec l'industrie sidérurgique britannique, notamment avec le groupe Corus (qui possède d'ailleurs deux usines à proximité de Swansea, à Llanelli et Port Talbot). C'est en travaillant sur la durabilité de l'acier et de ses revêtements, et notamment des peintures à base de pigments de dioxyde de titane, que les chercheurs gallois ont eu l'idée de créer une peinture qui fonctionne comme une cellule solaire sensibilisée à colorant. Ils souhaiteraient exploiter la même technologie que celle actuellement utilisée en aciérie par Corus et qui consiste à peindre les feuilles d'acier en les passant entre des rouleaux. Les scientifiques espèrent atteindre ainsi un rendement compris entre 30 et 40 m2 par minute. Un financement de recherche, alloué par le Welsh Energy Research Centre (WERC, le Centre gallois de recherche en énergie) du gouvernement de l'Assemblée galloise, a permis à l'équipe galloise d'étudier, en collaboration avec Corus, la faisabilité d'un tel système. Les résultats obtenus ont mené à un financement de plus de 1,5 million de livres (environ 1,9 million €) accordé par le conseil de recherche Engineering and Physical Sciences Research Council (EPSRC) à un consortium composé de l'Université de Swansea, de l'Université de Bangor, de l'Université de Bath et d'Imperial College London. Toutefois, l'application continue de cellules solaires sensibilisées à colorant sur des feuilles d'acier pose d'importants défis scientifiques, au moins dans quatre domaines: - le développement de couches sensibilisées actives de dioxyde de titane nanostructuré présentant de bonnes propriétés d'adhésion et compatibles avec une application à grande vitesse; - le développement d'un électrolyte approprié et qui élimine les composants volatiles et les problèmes d'étanchéité associés; - l'optimisation de l'efficacité de collecte et du design de la contre-électrode; - la durabilité et la compatibilité des matériaux afin d'assurer une durée de vie opérationnelle raisonnable en extérieur (ceci inclut en particulier le développement de couches barrières appropriées pour prévenir la corrosion du substrat d'acier). Les compétences sont réparties entre les différents partenaires du consortium: cellules solaires sensibilisées à colorant pour Imperial College, photoélectrochimie pour l'Université de Bath, dépôt de matériaux et chimie de surface pour l'Université de Bangor et développement du revêtement de l'acier pour l'Université de Swansea. |
Les installations de
revêtement de Corus Colors, la division spécialisée
du groupe Corus, produisent un million de tonnes par an de produits à
base d'acier peint, ce qui correspond à environ cent millions
de m2 de toits et de bardages. Les chercheurs gallois estiment
que, en revêtant cette surface de matériel photovoltaïque
et en supposant un taux de conversion de 5%, on pourrait générer
une puissance annuelle de 450 GWatts, soit l'équivalent de 50 fermes
éoliennes.
L'équipe est déjà parvenue à peindre de petites cellules de démonstration sur un substrat acier et espère être en mesure de produire une cellule commerciale dans les deux ans et demi à venir. Les cellules solaires sensibilisées à colorant ou cellules de Graetzel Ces cellules solaires
portent le nom de leur co-inventeur, Michael Graetzel, professeur de chimie
physique à l'Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne
(EPFL). Elles sont caractérisées par le fait que, à
la différence des cellules classiques, les processus d'absorption
de la lumière et de séparation des charges électriques
sont différenciés. Leur fonctionnement est en fait inspiré
du processus de photosynthèse des plantes au cours duquel la chlorophylle
à la surface des feuilles absorbe la lumière et distribue
des électrons, dont l'énergie est utilisée ailleurs
dans la plante.
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