Alors que l’énergie solaire reste une ressource inépuisable que nous utilisons actuellement dans une mesure très limitée, les chercheurs du monde entier tentent de trouver des moyens nouveaux et plus efficaces de l’exploiter.
Les chercheurs de Lund se sont penchés sur des cellules solaires constituées d’un film mince nanostructuré en dioxyde de titane et d’un colorant afin de capter l’énergie solaire. Aujourd’hui, les meilleures cellules solaires utilisent des colorants contenant du métal tel que du ruthénium – un élément très rare et cher.
"Beaucoup de chercheurs ont essayé de remplacer le ruthénium avec du fer, mais sans succès. Toutes les tentatives précédentes ont donné lieu à des molécules qui convertissent l’énergie de la lumière en chaleur au lieu d’électrons, des particules élémentaires nécessaires pour produire de l’électricité", a indiqué Villy Sundström, professeur de chimie Physique à l’Université de Lund.
Les chercheurs du Département Chimie de Lund, en collaboration avec l’Université d’Uppsala, ont réussi à produire un colorant à base de fer capable de convertir la lumière en électrons avec près de 100% d’efficacité.
"L’avantage du fer reste qu’il demeure un élément commun de la nature. Des procédés à énergie solaire peu coûteux et respectueux de l’environnement pourraient être développés à l’avenir", a expliqué Kenneth Wärnmark, professeur de chimie organique à l’Université de Lund.
En combinant les expériences avec des simulations informatiques de pointe, les chercheurs sont en mesure de comprendre dans le détail les concepts de design pour que les molécules de fer puissent fonctionner. Ce savoir a été utilisé pour développer des colorants à base de fer. D’autres recherches devront toutefois être menées avant que ce nouveau colorant puisse être utilisé dans la pratique.
"Les résultats de l’étude suggèrent que les cellules solaires à base de ces matériaux peuvent être au moins aussi efficaces que ceux d’aujourd’hui qui sont à base de ruthénium ou d’autres métaux rares", a précisé Villy Sundström. Cette découverte pourrait également faire avancer la recherche sur les combustibles solaires dans lesquels, comme dans la photosynthèse des plantes, de l’eau et du dioxyde de carbone sont transformés en molécules riches en énergie – carburant solaire – grâce à l’apport la lumière du soleil.
"Nous prévoyons que les nouvelles molécules à base de fer pourraient également conduire à des réactions chimiques qui produisent du carburant solaire", a expliqué Kenneth Wärnmark.
Pendant trois ans, les chercheurs ont travaillé sur le développement des colorants à base de fer et ont été surpris par la rapidité avec laquelle ils ont trouvé un colorant capable de capturer la lumière du soleil de manière aussi efficace que cela. "Atteindre un tel succès dans la recherche prend généralement plus de temps que ce que nous espérons et nous croyons", a indiqué Villy Sundström et de continuer: "Pour une fois, c’était le contraire".
L’étude a été publiée dans la revue ‘Nature Chemistry‘ : Iron sensitizer converts light to electrons width 92% yield
et bien wait and see, en espérant que ce n’est pas la Nième annonce de percée technologique qui fait plus ou moins long feu (c’est le cas de le dire) dans le solaire.
les colorants sont là pour convertir la lumière visible (92 % de conversion? mais de quel est le spectre de départ?) vers les uv qui sont rappellons le , la bande d’absorption de l’oxyde de titane. donc rendement autour de 10% dans le meilleur des cas. On remplace donc les colorants organiques dopés au ruthénium par des colorants dopés à l’oxyde de fer pour convertir la lumière visible en uv. La durée de vie de ce colorant est inconnue sachant que c’est le grand point faible du photovoltaique organique. Une belle trouvaille cependant à condition que cela débouche sur une industralisation