Vous avez pu lire dans l’article « Caractérisation des cellules solaires » que nous avons effectué des mesures de rendement sur nos cellules. En parallèle, nous avons aussi testé l’efficacité des cellules solaires à colorant (DSSC) avec différentes lampes.

Nous avions 4 lampes : une Fluocompacte, une LED plutôt bleue, une LED plutôt jaune, et une halogène. Nous avons branché un petit moteur à hélice à nos DSSC, et nous avons cherché à observer qualitativement l’impact de l’éclairement de telle ou telle lampe sur notre DSSC.

NB : Nous rappelons que nous avons une DSSC dont le colorant est le Ruthénium, et une autre dont le colorant est organique.

En bref, nous nous intéressions à la vitesse de rotation du moteur (pas très précis comme moyen de mesurer, nous en sommes conscients) : plus le moteur tournait vite, plus la cellule était efficace. Cette méthode nous a permis tout d’abord de voir si nos deux cellules solaires (avec et sans Ruthénium) avaient les mêmes perfomances soumises à nos 4 lampes différentes.

DSC_0376
Nos quatre lampes différentes, notre DSSC reliée à un moteur.

Nous avons noté que la DSSC à base de Ruthénium était très efficace (l’hélice tournait vite, pour les non-scientifiques) pour les lampes halogène, et les 2 types de LED. Cependant, devant la fluocompacte, cette DSSC était peu efficace. Toutefois, nous avons noté que notre DSSC sans Ruthénium était efficace pour les 4 lampes, de manière plus ou moins similaire. Nous pouvons donc nous poser la question : pourquoi la DSSC avec Ruthénium est-elle moins efficace lorsque la lampe est une lampe fluocompacte ?

Nous avons ensuite tenté de filtrer la lumière incidente des quatre lampes différentes, afin de voir si nos DSSC étaient sensibles à certaines couleurs de lumière (certaines longueurs d’onde) plus qu’à d’autres. Cette méthode nous a permis de répondre à la question ci-dessus. Nous avons étudié quatre couleurs de filtres : le rouge, le vert, le jaune et le bleu. La couleur ayant le plus d’impact est le filtre rouge. Étudions donc son fonctionnement:
filtre rouge

On admet que la lumière visible est composée d’un mélange de lumière rouge, bleue et verte. Ainsi, un objet qui apparaît rouge absorbe forcément les couleurs bleues et vertes et ne laisse passer que les rayons rouges.

spectre fluocompacte
Spectre d’émission d’une lampe fluocompacte

Ainsi, nous avons observé que l’efficacité (la vitesse de rotation de notre moteur) de notre DSSC à base de Ruthénium baisse nettement lorsqu’on met un filtre rouge devant la lumière incidente, surtout lorsque c’est une lampe fluocompacte ou halogène.

Nous avons regardé le spectre d’émission d’une lampe fluocompacte (ci-contre), et avons noté qu’il y a des pics d’absorption dans le bleu, dans le vert et dans le orange. Sachant que le filtre rouge filtre la lumière verte et bleue, nous en avons donc déduit que le spectre d’émission de la lampe fluocompacte après passage à travers un filtre rouge serait composé presque uniquement des plus grandes longueurs d’ondes (le rouge et le jaune). Cette hypothèse se confirme avec la lampe Halogène et la LED jaune, où le même phénomène se produit.

synthese_soustractive
Schéma illustratif de la synthèse soustractive

Si, lorsque la DSSC n’est pas illuminée par de la lumière bleue et verte, son efficacité est diminuée, c’est que le Ruthénium absorbe la lumière bleue et verte. Ainsi, sous une lumière rouge, nous pouvons supposer que cette DSSC sera inefficace. Cette hypothèse nous permet aussi de supposer pourquoi la cellule est moins efficace devant la lampe fluocompacte que devant la lampe halogène. En effet, on voit sur le spectre ci-dessus que la lampe fluocompacte n’a que très peu de pics d’émission dans le bleu et le vert, tandis que la lampe halogène a un spectre continu et donc absorbe beaucoup plus dans le bleu et le vert, ce qui expliquerait le phénomène observé.

Enfin, nous avons noté que notre DSSC sans Ruthénium était beaucoup moins sensible à la filtration de la lumière. En effet, les filtres colorés n’ont quasiment aucun impact sur le fonctionnement de celle-ci. Ainsi, nous pouvons supposer que cette cellule absorbe dans plusieurs longueurs d’onde, ce qui nous mène à supposer que son efficacité serait accrue devant une lumière polychromatique.

Voici donc comment notre manipulation relativement simple nous a mené à formuler ces hypothèses qui pourront être vérifiées voire approfondies par la suite…

L.D.

Publicités