Nouvelles cellules photovoltaïques sensibilisées par un colorant à partir de tétrakis-(carboxyphényl) métalloporphyrines et de ses versions Pi-étendues

 

Benoît Marsan

Université du Québec à Montréal

 

Domaine : énergie

Programme projet de recherche en équipe

Concours 2012-2013

Les piles solaires à pigment photosensible (dye-sensitized solar cells ou DSSCs en anglais) sont considérées comme une technologie photovoltaïque de 3è génération très intéressante en termes de coût, de légèreté, de flexibilité et d'efficacité. Malgré les récentes avancées dans ce domaine, des développements importants doivent se faire au niveau du pigment photosensible, notamment en ce qui concerne son spectre d'absorption qui doit être plus intense et plus étendu vers le rouge pour maximiser la gamme de longueurs d'onde des rayons solaires absorbés. Pour ce faire, ce projet vise à concevoir et à caractériser de nouveaux pigments à base de porphyrines à systèmes pi-étendus. Deux catégories de pigments seront préparées, à commencer par quelques systèmes symétriques ayant une symétrie D4h (métalloporphyrine) ou D2h (base libre). Par la suite, une deuxième génération de composés, cette fois non-symétriques et de type « push-pull », sera étudiée. Ces dernières molécules montrent un groupement donneur en densité électronique et l'autre partie est constituée d'un groupe carboxylate ancré sur les nanoparticules de dioxyde de titane qui constitue l'anode des cellules DSSCS. Une fois bien caractérisés, tous les pigments synthétisés seront intégrés dans des cellules DSSCs dont les paramètres photovoltaïques seront mesurés pour fin de comparaison et d'optimisation. Le succès de ce projet, auquel participeront deux étudiants de doctorat, pourrait permettre de réduire les émanations de gaz à effet de serre au Québec de l'ordre de 1 tonne métrique de CO2 equivalent par année pour chaque 10 m2 de surface de cellule.