Fabrication de notre cellule
1- Dépôt du TiO2 sur une plaque conductrice (anode) :
On utilise le procédé sol-gel, qui est l’abréviation des termes solution-gélification, pour synthétiser le dioxyde de titane.
Sol = suspension colloïdale de nanoparticules solides dans un fluide.
Gel = agrégation de ces nanoparticules pour former un réseau tridimensionnel dans une phase liquide.
Le précurseur du TiO2 = l’isopropoxyde de titane TI(OPr)4 ou TIP. L’hydrolyse du précurseur s’amorce dès l’ajout d’eau suivant la réaction suivante :
Ti(OPr)4 + H2O --> TiO2 + 4(HO-Pr)
Les concentrations sont telles qu’on atteint un seuil de gélification et grâce à l’ajout d’un catalyseur, l’acide acétique pour avoir un Ph acide, les particules vont s’agréger et former un réseau dans le solvant : on obtient un gel.
Le dépôt sur la plaque en verre a été fait par la méthode du roll-coating, qui consiste à faire rouler sur la plaque, un rouleau métallique rugueux imprégné de la solution. La taille de ses micro-pores, permet une couche d’épaisseur nanométrique.
On obtient la forme anatase voulu du TiO2 en chauffant la plaque à 450° pendant 15 minutes sous vide.
2- Adsorption du colorant sur le TiO2 :
On plonge simplement la plaque dans le colorant à base de ruthénium.
3- Assemblage de la cellule :
Collage des fils conducteurs sur chaque plaque à l’aide d’une colle à l’argent.
Joint entre les deux plaques à base de silicone.
4- Ajout de l’électrolyte :
L’ajout de l’électrolyte à base d’iode se fait à l’aide d’une seringue.
Notre cellule finale :
Evaluation de notre cellule
Le rendement, η, met en évidence l’efficacité de la cellule à transformer l’énergie lumineuse reçue en énergie électrique.
η = puissance maximale de la cellule / puissance lumineuse reçue = Im*Vm / Psoleil
Pour déterminer la puissance de la cellule nous avons branché une résistance variable RL aux bornes de la cellule et tracé la courbe tension-courant.
Graphiquement, nous déterminons Im et Vm tel que le couple Im par Vm soit maximal
Pm = Im*Vm = 6.8 W/m² et Psoleil = 170 W/m² par temps nuageux.
Le rendement de notre cellule est donc d’environ 4 %.
