Professeur à l'EPFL et concepteur du système de cellules solaires à colorants, Michael Grätzel décrit la découverte de son équipe et ses partenaires de Stanford, Berkeley et GeorgiaTech comme « un nouveau modèle dans la manière de capter la lumière et de la transformer en énergie électrique ». Grâce à l'adjonction d'un second colorant, les cellules solaires sont désormais capables de réagir à une plus grande partie du spectre lumineux. Ce mode de transfert indirect d'énergie est la grande nouveauté induite par les chercheurs helvético-américains.

En introduisant un nouveau colorant dans les cellules solaires organiques « de Grätzel » (le nom des cellules solaires en référence à leur concepteur) les chercheurs de Stanford et de l'EPFL ont considérablement amélioré le système. Le professeur de l'EPFL développe un système à base de colorants qui, comme la chlorophylle naturelle, sont stimulés par la lumière et génèrent des charges électriques. La technique permet de produire des cellules solaires particulièrement efficaces en faible luminosité et à moindre coût. Un enjeu capital qui compense largement le rendement légèrement plus faible que les cellules traditionnelles.

Technique inspirée de la photosynthèse des plantes

Les recherches menées conjointement entre les chercheurs de l'EPFL et leurs confrères américains permettent d'étendre la sensibilité spectrale de la cellule aux parties rouges, vertes et bleues de la lumière visible. Et donc d'en améliorer l'efficacité. Cela est rendu possible grâce à l'adjonction de nouveaux colorants, les pérylènes. Les pérylènes ne génèrent pas directement de charge électrique. Ils communiquent leur énergie aux phthalocyanines, qui à leur tour transmettent une charge électrique. Sans l'assistance de ces nouveaux colorants, les phthalocyanines seules ne réagiraient qu'à la partie rouge du spectre. « Il n'est pas possible pour un seul colorant d'être sensible à l'entier du spectre lumineux », précise Khaja Nazeeruddin, chercheur dans l'équipe de Michael Grätzel. D'où l'incorporation d'un second colorant. « C'est une première mondiale »

Pour l'heure, le modèle a été testé dans les laboratoires de l'EPFL par l'équipe de Michael Grätzel et Brian Hardin, chercheur de Stanford. Avec des résultats plus qu'encourageants. Le transfert de charge est ainsi amélioré de 26%, comparé à un système basé sur la seule phthalocyanine. « Nous avons de nombreuses perspectives pour améliorer le modèle dans le futur, explique Khaja Nazeeruddin. Nous pouvons jouer sur les parties sensibles du spectre lumineux, ou envisager un système à trois ou même quatre colorants ».

Bruno Poulard (source EPFL)