Evolution des cellules Grätzel performantes

Les cellules à colorant inventées par le professeur Michael Grätzel représentent l’une des solutions les plus prometteuses pour la production d’énergie photovoltaïque renouvelable, propre et peu couteuse. Par contre, les cellules Grätzel les plus efficaces (rendement de plus de 11%) nécessitent l’utilisation d’électrolyte liquide et peuvent donc souffrir dans certains cas de fuites toxiques et de corrosion. Il a été prouvé que des matériaux organiques solides peuvent pallier à ce problème mais le rendement énergétique chute grandement. Dans un article publié récemment dans ACS Nano, Dr Nicolas Tétreault et ses collègues du Laboratoire de Photonique et Interfaces en collaboration avec Dr Endre Horváth, Dr. Arnaud Magrez et les chercheurs du Laboratoire de la Physique de la Matière Complexe à l’EPFL proposent une nouvelle solution : une électrode réalisée par l’auto-assemblage de nanofils en oxyde de titane. Les chercheurs ont démontré une efficacité trois fois plus élevée que les électrodes comparables développées jusqu’ici. Le résultat est une cellule Grätzel solide capable de convertir 5% de l’énergie solaire.

« Nous avons été en mesure d'atteindre une efficacité quasi record avec un nouveau matériau qui offre une synthèse plus rapide et simplifiée. Le but est atteint en permettant un transport de charges efficace et une meilleure gestion de la lumière.» explique Dr Tétreault.

Cette nouvelle électrode en nanofils d’oxyde de titane permet en effet d’augmenter sensiblement le courant dans la cellule. Il offre une meilleure conductivité et une résistance beaucoup plus faible. De plus, la rugosité de l’électrode a pu être augmentée de près de 60%. Cette rugosité se traduit par une surface de contact plus importante avec le colorant, et donc une production accrue de courant. Enfin, ce réseau fibreux offre de larges pores pour diffuser efficacement la lumière et permettre une meilleure interaction avec le colorant.

« L’électrode est complètement auto-assemblée à partir d'une solution de solvant pure et peu couteuse comme l'isopropanol. Dans le cas de ce nouveau réseau fibreux tridimensionnel, les nanofils d’oxyde de titane s'auto-assemblent en un réseau cristallin interconnecté presque parfait. La procédure prend environ 15 secondes ce qui représente une simplification pouvant apporter une réduction significative des coûts de production. » conclut Dr Horváth qui a développé la synthèse des nanofils par voie hydrothermale.

Les éditeurs de ACS Nano affirment que ce réseau fibreux ouvre de nouvelles portes. Grâce à la collaboration entre le groupe du Pr Grätzel et celui du Pr Forró qui se poursuit, il est probable que cette nouvelle électrode permette, aux cellules solaires flexibles d’atteindre de nouveaux records d’efficacité sous peu.