Il y a quelques temps, nous avions étudié le comportement de deux cellules (une dont le colorant est le ruthénium, l’autre avec un colorant organique) de manière très qualitative avec un petit moteur dont nous observions la vitesse de rotation. Aussi, nous avons précisé nos mesures à l’aide d’un spectrophotomètre, pour pouvoir tirer de meilleures conclusions.

Tout d’abord, nous avons établi le spectre en intensité de chacune des lampes dont nous disposions (halogène, fluocompacte, LED bleutée et LED jaune). Comme elles émettaient des intensités très différentes, nous avons du changer la sensibilité du spectrophotomètre à chaque fois, d’où nous ne pouvons pas comparer les valeurs d’intensité mais les intensités relatives à la longueur d’onde. Ainsi nous avons pu remarquer que la LED bleutée émettait surtout dans le cyan (un pic fort à 450nm = bleu et un plus faible à 550nm = vert), la LED jaune surtout dans le jaune (un pic assez faible à 450nm = bleu et un pic fort à 580nm = jaune), que la fluocompacte émettait quatre pics, un dans le bleu~violet (430nm) , un dans le cyan (480nm), un dans le vert~jaune (550nm) et un dans le orange (610nm) et que la lampe halogène avait un spectre à peu près continu.

Intensité lumineuse de nos panneaux devant la lampe fluocompacte
Intensité lumineuse de nos panneaux devant la lampe fluocompacte

Nous avons ensuite placé les deux panneaux devant chaque lampe pour voir comment le spectre était modifié. Nous avons pu remarquer que devant la lampe fluocompacte, les deux panneaux absorbaient les pics à 430 et 480 nm mais transmettaient les deux autres pics.

Devant la lampe halogène, les deux panneaux transmettaient environ les mêmes longueurs d’ondes, peut-être que le panneau sans ruthénium absorbait un peu plus les longueurs d’ondes entre 580 et 610 nm.

Devant la LED bleue, on peut voir que le pic à 450 nm a fortement diminué avec le panneau à base de ruthénium, et a presque disparu derrière le panneau sans ruthénium. On remarque les mêmes phénomènes devant la LED jaune.

Mais pour expliquer quel panneau marche le mieux dans des conditions données, il faut regarder les spectres d’absorbance. Souvenez-vous, nous avions remarqué que devant la lampe fluocompacte, l’efficacité de notre cellule avec Ruthénium diminuait nettement. En regardant l’absorbance des deux panneaux devant la lampe fluocompacte, on comprend pourquoi. On peut voir que notre panneau sans ruthénium forme un pic d’absorption autour de λ=510nm qui n’est pas présent chez notre panneau avec ruthénium. C’est donc que cette longueur d’onde là ( vert) fait fonctionner notre panneau sans ruthénium. Nous pouvons supposer qu’une lampe émettant principalement à cette longueur d’onde là serait efficace pour notre DSSC sans ruthénium mais pas pour notre DSSC avec ruthénium.

Absorbance de nos panneaux devant la lampe fluocompacte
Absorbance de nos panneaux devant la lampe fluocompacte

Devant la lampe halogène, il n’y a presque aucune différence entre les deux panneaux, par contre, devant la LED bleutée, on remarque un pic plus marqué autour de λ=510 nm pour le panneau sans ruthénium et devant la LED jaune le panneau avec ruthénium a un pic d’absorption puis un grand creux à λ=600nm tandis que notre panneau sans ruthénium absorbe de manière plus moyennée dans toutes les longueurs d’onde.

 

En résumé, nous avons vu que notre panneau sans ruthénium absorbait des longueurs d’ondes que l’autre panneau n’absorbait pas et que si nous placions donc nos deux panneaux devant une lampe émettant surtout autour λ=510nm, notre DSSC sans ruthénium serait plus efficace que l’autre. Nous serions tentés de penser que comme la DSSC avec ruthénium absorbe les longueurs d’ondes autour de 600nm et la DSSC sans ruthénium absorbe les longueurs d’ondes autour de 600nm ET 510nm, cette dernière serait plus efficace sous un éclairage dont le spectre est continu (type soleil) mais nous avions mesuré que le rendement de notre DSSC sans ruthénium était de η=0,08% tandis que celui de notre DSSC avec ruthénium était de η=0,6% devant une lampe halogène (dont le spectre est à peu près continu, pour des mesures plus précises il faudrait mesurer le rendement avec le simulateur SUN1)

Malgré le fait que la DSSC sans ruthénium absorbe plus de longueurs d’onde que la DSSC avec ruthénium, cette dernière a un rendement nettement plus élevé. Soit cela est du au fait que la quantité de longueurs absorbées n’influe pas sur l’efficacité, soit cela est du au fait que bien qu’elle n’absorbe pas les  λ=510nm, la DSSC avec ruthénium absorbe beaucoup plus les autres λ (comme nous avions changé la sensibilité de nos mesures nous ne pouvons pas comparer les valeurs d’absorbance…) ce qui expliquerait son efficacité accrue. En tout cas cette affaire est à suivre, il reste encore des mystères à éclaircir!

K.B.

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