Communiqués de presse
Le 6 avril 2010 — Grâce
à deux technologies développées par l'équipe
du professeur Benoît Marsan du Département de chimie de l'Université
du Québec à Montréal (UQAM), l'avenir tant scientifique
que commercial des cellules solaires pourrait être transformé
du tout au tout! En effet, il a réussi à résoudre
deux problèmes qui, depuis plus de 20 ans, freinaient le développement
de cellules solaires à la fois performantes et abordables. Les résultats
du chercheur ont été publiés dans les prestigieuses
revues scientifiques Journal of the American Chemical
Society (JACS) et Nature Chemistry.
L'énergie solaire: un immense potentiel peu exploité
La Terre reçoit plus d'énergie
solaire en une heure que la planète entière n'en consomme
actuellement en un an! Malheureusement, malgré cet immense potentiel,
l'énergie solaire est peu utilisée. En effet, l'électricité
produite par les cellules solaires conventionnelles, composées de
matériaux semi-conducteurs comme le silicium, coûte 5 ou 6
fois plus cher que celle provenant des sources traditionnelles d'énergie,
tels les combustibles fossiles ou l'hydroélectricité. Au
fil des ans, de nombreuses équipes de recherche se sont donc attelées
à la tâche de développer une cellule solaire, qui pourrait
être à la fois efficace du point de vue énergétique
et peu coûteuse à produire.
La cellule solaire sensibilisée par un colorant
L'une des cellules solaires les plus prometteuses
a été conçue au début des années 90,
par le professeur
Michael Graetzel de l'École Polytechnique Fédérale
de Lausanne (EPFL) en Suisse. S'inspirant du principe de la photosynthèse,
ce processus biochimique, qui permet aux plantes de se nourrir en consommant
l'énergie lumineuse, la cellule solaire Graetzel est composée
d'une couche poreuse formée à partir de nanoparticules d'un
pigment blanc, le dioxide de titane, recouvert d'un colorant moléculaire
qui absorbe la lumière du soleil, comme la chlorophylle dans les
feuilles vertes. Le dioxide de titane enduit de colorant baigne dans une
solution électrolytique. Un catalyseur à base de platine
complète l'ensemble.
On peut donc dire que, comme dans le cas d'une
cellule électrochimique conventionnelle (comme les cellules alcalines),
deux électrodes (l'anode de dioxyde de titane et la cathode de platine
dans le cas de la cellule Graetzel) sont placées autour d'un liquide
conducteur (l'électrolyte). Les rayons du soleil traversent la cathode
puis l'électrolyte, pour ensuite arracher des électrons à
l'anode de dioxyde de titane, un semi-conducteur situé au fond de
la cellule. Ces électrons voyagent dans un fil, de l'anode à
la cathode, ce qui crée un courant électrique. C'est ainsi
que l'énergie du soleil est convertie en électricité.
La plupart des matériaux utilisés
pour fabriquer cette cellule sont peu chers, faciles à fabriquer
et flexibles, ce qui permet de les intégrer sur toutes sortes d'objets
ou de matériaux. En théorie la cellule solaire Graetzel est
très intéressante.
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Malheureusement, malgré la qualité
conceptuelle de cette cellule, deux problèmes majeurs empêchent
encore sa commercialisation à grande échelle:
* l'électrolyte est: (1) très
corrosif, ce qui entraîne une carence de durabilité, (2) très
coloré, ce qui empêche la lumière de passer efficacement
et (3) limite le photo-voltage à 0,7 volts;
* la cathode est couverte de platine, un matériau
cher, non-transparent et rare.
Malgré de nombreuses tentatives, jusqu'à
la récente contribution du professeur Marsan, personne n'avait pu
trouver de véritable solution à ces problèmes!
Les solutions du professeur Marsan
Le professeur Marsan et son équipe
travaillent depuis plusieurs années à la conception d'une
cellule solaire électrochimique. Ses travaux l'ont amené
à utiliser des technologies inédites, pour lesquels il a
obtenu de nombreux brevets. En réfléchissant aux problèmes
de la cellule développée par son collègue suisse,
le professeur Marsan a réalisé que deux des technologies
développées pour sa cellule électrochimique pourraient
s'appliquer également à la cellule solaire Graetzel, soit:
* pour l'électrolyte, la création
en laboratoire de toutes nouvelles molécules dont la concentration
a pu être accrue grâce à l'apport du professeur Livain
Breau, également du Département de chimie. Le liquide ou
gel qui en résulte est transparent, non-corrosif et permet d'augmenter
le photo-voltage, ce qui améliore le rendement et la stabilité
de la cellule.
* et le remplacement du platine par le sulfure de
cobalt pour la production de la cathode. Ce matériau est beaucoup
moins onéreux que le platine. Il est également plus performant,
plus stable et plus facile à produire en laboratoire.
Aussitôt publiées dans les revues
JACS et Nature Chemistry, ces propositions ont suscité l'enthousiasme
des milieux scientifiques, plusieurs considérant la présente
contribution du professeur Marsan comme une avancée majeure dans
la recherche pour la production de cellules solaires à la fois efficaces
et peu coûteuses.
Liens Internet sur les articles de JACS et Nature Chemistry:
http://pubs.acs.org/
http://www.nature.com/
Lien Internet sur l'article du Sciences Express:
http://www.sciences.uqam.ca/
English release:
http://www.salledepresse.uqam.ca/
Renseignements :
Benoît Marsan, professeur
Département de chimie
Université du Québec à Montréal
Tél. : 514 987-3000, poste 7980
Courriel : marsan.benoit@uqam.ca
Source: Claire Bouchard, conseillère en relations de
presse
Division des relations avec la presse et événements spéciaux
Service des communications
Tél. : 514 987-3000, poste 2248
bouchard.claire@uqam.ca |