Fabrication de la cellule
Elle est constituée de trois parties :
Anode : conducteur + semi-conducteur
Cathode : conducteur inerte.
Electrolyte : eau + couple redox I3-/I- : (KI + I2).
Dépôt sol-gel sur l'anode.
L'étape principale: dépôt du film de TiO2 d'épaisseur nanométrique et de structure fractale.
On utilise un procédé sol-gel.
- Un sol est une solution de nanoparticules en suspension
- Un gel est formé par la connexion de ces particules.
La molécule précurseur du TiO2 est l'isopropoxide de titane (Ti(OPr)4). Le dépôt se fait par hydrolyse du Ti(OPr)4. Le Ti(OPr)4 est dissout dans un solvant (éthanol) en présence d'eau pour créer des particules nanométriques.
L'hydrolyse du Ti(OPr)4 est donnée par la réaction :
On utilise de l'acide (acide acétique) comme catalyseur.
A partir d'une concentration critique en particules (seuil de gélification), les particules de TiO2 vont ensuite s'agréger pour former un réseau cohésif, selon le schéma suivant :
Lors du dépôt on forme un film mince sur un substrat: grande surface de sol par rapport au volume ==> évaporation rapide.
Nous atteignons rapidement la concentration de gélification: le sol devient gel (couche solide de particule de TiO2) après une courte phase de transition.
L'avantage du gel est de permettre la conservation de la surface spécifique (environ 260 m²/g de TiO2 déposé).
Puis nous consolidons le film et nous cristallisons les particules pour avoir le TiO2 sous forme anatase. (four à 450°C pendant un quart d'heure)
On cherche à avoir de l'anatase car c'est la forme la plus efficace sur la bande de valence.
Puis nous rajoutons le colorant à base de Ruthénium: [RuL3]4-.
Cathode
Electrode inerte Platine ou verre traité ITO (oxyde d'indium et étain).
Electrolyte
Electrolyte : eau + couple redox I3-/I- : (KI + I2).
