sensibilisé au colorant cellules solaires(DSSC) convertissent l’énergie solaire en énergie électrique.
Les DSSC imitent la façon dont les plantes exploitent l’énergie solaire.
Dans les DSSC, les électrons proviennent d’un colorant lorsqu’il absorbe la lumière, le colorant contient un système conjugué qui a des liaisons simples et doubles alternées qui absorbent la lumière dans le spectre visible.
Avant de plonger dans le fonctionnement des cellules solaires à colorant, nous aimerions d’abord parler un peu de la structure.
Configuration d’une cellule solaire à colorant :
Cela consiste en :
- Une anode
- Une cathode.
- Un semi-conducteur : le dioxyde de titane (TIO2).
- Dye-Molecule : colorant ruthénium polypyridine attaché au semi-conducteur.
LE FONCTIONNEMENT DES DSSC :
Comment fonctionne réellement la cellule solaire à colorant ?
Eh bien, nous allons plonger dans la mécanique de cette technologie de cellules solaires et comment ils finissent par être des cellules solaires afin que les DSSC puissent être utilisés pour différentes applications, d’abord comme indiqué ci-dessus dans
la structure des DSSC, vous voyez que vous avez deux lames de verre, puis un tas de matériaux fonctionnels entre les deux.
Vous voyez donc une image de ce à quoi cela peut ressembler lorsque vous avez deux lames de verre, une source de lumière, et entre les deux, vous avez tous ces matériaux sandwich.
1. Une source lumineuse
D’accord, pour commencer, nous aurons toujours besoin d’une source de lumière comme le soleil, mais cela peut aussi utiliser un éclairage intérieur comme des ampoules, et la lumière produit des photons, les paquets d’énergie lumineuse et c’est là que tout commence.
L’idée derrière les photons incidents de la source lumineuse est qu’ils excitent la molécule dans laquelle ils se heurtent pour fournir des électrons.
2. La molécule de colorant
Le colorant peut également être appelé photosensibilisateur, il s’agit principalement d’un colorant ruthénium polypyridine ou de divers composés organiques sans métal.
Ainsi, les photons incidents se heurtent à la molécule de colorant qui peut absorber l’énergie de la lumière, excitant la molécule.
Qu’est-ce que cela signifie? Cela signifie que les électrons sont maintenant libres de se déplacer
et n’est plus complètement lié à l’état où il se trouvait auparavant, de sorte que la molécule de colorant excitée injecte des électrons dans la couche de dioxyde de titane qui agit comme un semi-conducteur.
Les électrons injectés laissent des trous dans la molécule de colorant.
3. Un semi-conducteur
Le dioxyde de titane (TIO2) est utilisé comme semi-conducteur qui présente une surface spécifique élevée en raison de sa porosité élevée.
Nous avons donc un électron et le trou pour pouvoir utiliser cette énergie maintenant stockée dans l’électron excité, nous devons fermer la boucle pour pouvoir faire circuler un courant électrique, nous devons fermer la boucle pour que l’électron aille de la molécule de colorant dans n’importe quelle charge (comme une ampoule ou autre) que nous allons utiliser.
Comment ça se fait ? bien d’abord comme nous l’avons mentionné avant les molécules de colorant sont attachées à notre
Semi-conducteur qui est du dioxyde de titane.
La couche semi-conductrice n’est pas seulement une couche plate, c’est un réseau de nanoparticules
pourquoi utiliseriez-vous un réseau de nanoparticules ? Eh bien, l’idée derrière l’utilisation des nanoparticules est d’augmenter l’efficacité de la surface car elles ont une très grande surface.
Ainsi, même s’ils sont si petits et forment une couche assez mince, vous aurez une surface énorme et c’est une caractéristique très importante car vous voulez qu’autant de molécules de colorant que possible reposent sur cette surface.
En plus de cela permet d’absorber plus de lumière sur une plus large gamme du spectre visible
cela permet au DSSC d’absorber plus de lumière dans des conditions nuageuses qu’à base de silicium
Cellules photovoltaïques.
4. L’anode
La lame de verre montrée sur le côté gauche recouverte d’un mince oxyde conducteur transparent (TCO) est l’anode.
Ainsi, comme nous l’avons montré, lorsque la molécule de colorant est excitée, des électrons sont injectés dans la couche semi-conductrice et ces électrons finiront par se retrouver sur l’électrode de travail – (l’anode) – le
Un exemple de l’un des oxydes conducteurs transparents les plus courants est l’oxyde d’indium et d’étain. fil de cuivre ou quelque chose où les électrons peuvent circuler facilement.
Ensuite, nous connectons le fil à une sorte de charge, peut-être qu’il s’agit d’une ampoule ou d’une pompe ou d’une batterie ou tout ce que vous voulez, puis les électrons se dirigent vers l’autre polypyridine de la cellule solaire.
5. La cathode
La lame de verre montrée sur le côté droit de la figure est recouverte d’un mince film de Pt qui catalyse la cathode.
Un iodure et un tri-iodure sont utilisés comme électrolyte.
Les électrons traversent le circuit externe jusqu’à la cathode de platine, ils s’écoulent ensuite dans le
électrolyte iodure.
l’électrolyte transporte les électrons vers les molécules de colorant dans le DSSC, la molécule de colorant est oxydée, elle perd un électron.
le colorant oxydé reçoit un électron d’un ion iodure qui ramène le colorant à sa forme d’origine.
Dans ce processus, les ions iodure subissent une oxydation
Les électrons qui retournent au DSSC depuis le circuit externe réduisent le
ion tri-iodure en ions iodure.
Derniers mots
Comme nous l’avons promis, nous vous avons fourni un guide complet et définitif sur la mécanique de la technologie DSSC et sur la façon dont elles finissent par être des cellules solaires afin que les DSSC puissent être utilisés pour différentes applications.
En fin de compte, nous espérons que vous avez apprécié cet article et restez à l’écoute pour d’autres trucs et astuces solaires géniaux de Les pirates de l’énergie solaire.
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