Extraire des colorants dans différents solvants, faire des mesures de vieillissement, mesurer les rendements de panneaux tout faits, tout cela est très beau. Mais quand est-ce que nous allons assembler nos propres cellules solaires ? Quelques-uns de nos colorants ont pu être extraits avec succès et n’attendaient plus que d’être testés. Il fallait donc commencer à apprendre comment fabriquer ces cellules.

C’est pour cela que nous nous sommes réunis un mercredi après-midi au CIME-Nanotech, avec Cyril, le thésard qui nous accompagne, pour qu’il nous montre comment assembler une cellule solaire.

Composition d'une DSSC
Composition d’une DSSC (coupe réalisée par Klara)

Tout d’abord, en quoi consiste une cellule solaire ? Une cellule de type Grätzel est constituée de deux électrodes (oui, on n’a pas encore inventé les cellules à une électrode) où le colorant convertit les photons reçus en électrons. Le colorant est fixé sur des molécules de TiO2 qui servent de « voie de transport » pour les électrons. Le tout baigne dans de l’électrolyte (I2/I) qui sert à fournir des électrons au colorant pour qu’il continue à en céder à la réception d’un photon. Au dessus des molécules de TiO2 enrobées de colorant, il y a un diffuseur qui veille à ce que toutes les faces du TiO2 reçoivent bien de la lumière. Une autre électrode est placée au dessus de l’ensemble, et pour éviter qu’elle écrase le montage, on place entre les deux un rectangle de polymère.

Au début, tout a l’air très simple. On fait tremper une électrode dans le colorant, on la ressort, on colle la deuxième électrode dessus et on remplit l’espace entre les deux électrodes d’électrolyte, on bouche le trou et le tour est joué. En réalité, tout cela est beaucoup plus compliqué (en même temps ça faisait longtemps que nous n’avions plus rencontré de complications, nous commencions à nous embêter (mdr)).

Coller les deux électrodes
Collage minutieux des deux électrodes par Daniel

Première difficulté : Coller les électrodes. Il faut chauffer l’électrode sans le colorant avec le polymère dessus, afin que celui-ci fonde et puisse se fixer à l’autre électrode. La plaque chauffante chauffant à 105°C, les mains tremblent beaucoup, ce qui rend difficile l’assemblage. Une fois l’électrode déposée, il faut presser les deux electrodes ensemble et s’assurer qu’il y ait le moins de bulles possibles dans le polymère. Si la cellule n’est pas hermétique, il est impossible de mettre l’intérieur de celle-ci sous vide afin d’y injecter l’électrolyte. De plus, il n’est pas conseillé de rechauffer la cellule pour faire disparaitre le plus de bulles possible car la chaleur abime le colorant. Bien évidemment, lors de nos premiers essais, nous avons lamentablement failli à ce premier obstacle. Nous avons quand même essayé d’injecter l’électrolyte, histoire de voir comment nous devrions faire si un jour nous arrivions à surmonter la première difficulté…

Injecter l'électrolyte
Injection très précise d’électrolyte par Thalia

Pour faire l’injection, il faut mettre de l’iode dans une pipette (on a l’impression de jouer au docteur avec une seringue) et puis avec cette même pipette aspirer l’air entre les deux électrodes pour mettre cet espace sous vide et pouvoir y injecter l’iode. Evidemment, ce n’est pas facile de mettre sous vide un espace qui n’est pas scellé, mais nous avons quand même essayé d’injecter l’iode. Malheureusement cette tentative a complètement échoué (ça faisait un peu bataille de peinture jaune). Nous avons fait en tout 3 tentatives de fabrication de cellules.

Tension aux bornes de notre cellule
Mesure de la tension aux bornes de notre cellule (celle de Cyril)

Donc, bilan de cette première séance de montage de cellules solaires : la cellule d’exemple (celle de Cyril) a été montée avec succès (enfin, c’est ce que nous avons cru jusqu’à ce qu’une semaine plus tard nous nous rendions compte qu’elle ne devait pas être complètement scellée puisque la plupart de l’électrolyte s’est évaporée…). Nous avons aussi pu afficher une tension aux bornes de cette cellule. Nous étions donc globalement satisfaits de cette séance.

Sinon deux autres cellules ratées, un plan de travail tout jaune et des élèves émerveillés par le laboratoire high-tech du CIME.

K.B. et D.L

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