Claude Lévy-Clément

Comptes Rendus Chimie

Conversion photochimique et stockage de l’énergie solairePhotochemical conversion and storage of solar energyAvant-proposCes deux numéros thématiques des Comptes rendusChimie (février et avril–mai 2006) contiennent des arti-cles présentés à l’IPS-15, 15e conférence internatio-nale sur la conversion photochimique et le stockage del’énergie solaire, qui a eu lieu à la faculté de pharma-cie, à Paris, du 4 au 7 juillet 20041. L’IPS-15 est la plusrécente de la série des conférences IPS, qui se tiennenttous les deux ans dans différentes parties du monde,Amérique du Nord, Europe et Asie. Les trois conféren-ces précédentes se sont tenues à Sapporo, Japon (2002),au Colorado, États-Unis (2000) et à Berlin, Allemagne(1998).Avec près de 400 participants provenant des uni-versités, de centres de recherche et d’industries de33 pays différents, la conférence IPS-15 a été un grandsuccès. Des 340 contributions présentées (conférencesplénières et invitées, communications orales et affi-chées), 59 sont publiées dans ce numéro thématique,dont le but est de donner une large vue d’ensemble desdifférents thèmes couverts par les conférences IPS. Unsystème strict de revue des articles a permis de neconserver que ceux présentant des résultats originauxde haut niveau, selon les standards élevés des Comptesrendus.La série des conférences IPS a été initiée dans lesannées 1970, au moment du premier choc pétrolier, àForewordThese two thematic issues of Comptes rendusChimie (February and April–May 2006) contain paperscontributed to the 15th International conference on Pho-tochemical Conversion and Storage of Solar Energy(IPS-15), held from 4 to 7 July 2004 at the PharmacyFaculty in Paris (France)1. The conference was the lat-est in a series of biennial meetings that have been rotat-ing among North America, Europe, and Asia. The pre-vious three conferences were held in Sapporo, Japan(2002), Colorado, USA (2000), and Berlin, Germany(1998). With nearly 400 individuals attending, repre-senting academics, national laboratories, industry from33 countries, and with several exhibitions in the ven-dor section, the conference was most certainly a well-attended success. Among the 340 presentations givenduring the meeting (plenary and invited lectures, oraland poster presentations), 59 will be found in this pub-lication. The goal of this thematic issue was to providea broad overview of the various topics covered by theIPS series, and happily the conference committee didnot need to press participants at all to provide writtenversions of their research. A thorough review processinsured that this publication represents the most noveland well-received contributions of the conference, inkeeping with the high standards of the Comptes ren-dus.1 Comité d’organisation international/International Organizing Committee: P. Alivisatos (USA), M. Archer (UK), D. W. Bahnemann (Ger-many), A. J. Bard (USA), P. L. Dutton (USA), A. Hagfeldt (Sweden), K. Hashimoto (Japan), G. Jones (USA), J.-M. Lehn (France), C. Lévy-Clément (Ex-Officio, France), W. Lubitz (Germany), J. P. Mittal (India),Y. Nakato (Japan), L. Peter (UK), P. Pichat (France), F. Scandola (Italy),P. Sommeling (Netherland), K. Tennakone (Sri Lanka), K. Uosaki (Japan), I. Willner (Israel), B. Zhang (China). Comité de programme/ProgramCommittee: E. Amouyal (CHAIR), A. Deronzier, G. Hodes, B. O’Regan, P. Pichat. Comité d’organisation local/Local Organising Committee:N. Alonso-Vante, S. Bastide, H. Cachet, A. Etcheberry, D. Lincot, M. A. Ryan, C. Vard, C. Iannarelli (C2S). Sponsors : CNRS, European sectionof ECS, ISE.C. R. Chimie 9 (2006) 169–171http://france.elsevier.com/direct/CRAS2C/1631-0748/$ - see front matter © 2005 Académie des sciences. Publié par Elsevier SAS. Tous droits réservés.doi:10.1016/j.crci.2005.09.005l’époque d’origine politique. Cet événement majeur amis en lumière la dépendance énergétique mondiale vis-à-vis des énergies fossiles et la nécessité d’entrepren-dre des recherches sur les méthodes alternatives degénération d’énergie. Le but était de développer dessources énergétiques propres, abondantes et bon mar-ché. De façon évidente, une de ces sources relève de latransformation de l’énergie solaire en énergie chimi-que.Depuis 2004, le prix du pétrole flambe à nouveau,consécutivement à une demande extrêmement forte dela part des pays industrialisés émergents, combinée audéclin prévu des réserves pétrolières d’ici quelquesdizaines d’années. De plus, la contribution humaine auchangement atmosphérique, combustion des énergiesfossiles inclue, influence grandement les conditions cli-matiques et le bien-être écologique. Ce point centraldes accords de Kyoto des années 1990 contraint la com-munauté mondiale à réduire la consommation des éner-gies fossiles et à augmenter les efforts pour développerles énergies renouvelables. Les solutions préconiséesdans les années 1970 restent d’actualité, y compris uneutilisation accrue de l’énergie solaire, avec une fortemotivation pour le développement de nouveaux systè-mes de collecte de photons. Toutefois, la conversion del’énergie solaire sous forme d’énergie chimique stableest seulement l’un des buts des énergies renouvelablesdans le cadre d’un développement durable. Les autresutilisations du surplus d’énergie solaire incluent desapplications permettant de préserver l’environnement,et notamment d’améliorer la qualité de l’air et de l’eau.On voit donc, en particulier, que les approches desénergies renouvelables pour le bénéfice des êtreshumains sont nombreuses, incluant la photochimie, laphotosynthèse, la photoélectrochimie et la photocata-lyse. Ce numéro thématique couvre donc un largedomaine de sujets, parmi lesquels on peut citer le trans-fert des électrons photogénérés et d’énergie, les systè-mes biomimétiques, les cellules solaires à colorant etorganiques, la chimie environnementale et le design denanomatériaux pour la photoconversion. L’analyse desarticles permet, par exemple, de constater la progres-sion des connaissances fondamentales acquises depuisces trois dernières années relatives à la structure et aufonctionnement du photosystème II, conduisant à unecompréhension beaucoup plus complète de l’architec-ture du centre de la photosynthèse de la formation del’oxygène. Aujourd’hui, on constate également l’exis-The origin of the IPS series can be traced to the oilcrisis of the 1970s that emerged out of a politicallydriven supply shortage. This major event was a seedexposing our global energy dependence on limited fos-sil fuels and prompted extensive research into alterna-tive methods of energy acquisition and storage. The goalwas to establish an earnest search for alternative sourcesof cheap, abundant, clean energy. Clearly, one of thesesources can be found in the collection of solar energy.As of 2004, petroleum prices are again raising rap-idly due to increased demand from industrialized coun-tries and growing demand from developing countries,combined with the projected decline in oil reservesexpected in the next few decades. In addition, anthro-pogenic contributions to atmospheric conditions,including the combustion of fossil fuels, are influenc-ing conditions of climate and ecological well-being.This concern was addressed in the 1990s via the KyotoProtocol, pressuring global communities to reduce fos-sil fuel consumption and increase efforts in developingrenewable energies. Once again, the solutions contem-plated in the 1970s are relevant, including an increasein the use of solar energy and enhancing our motiva-tion to develop materials for solar energy collection.However, efficient conversion of solar energy to stableforms of chemical energy is only one goal in the path-way to renewable energy for sustainable development.Other uses of our solar surplus include applications inthe realm of environmental maintenance and enrich-ment of our air and water quality.Hence, we see that approaches to renewable energyfor the benefit of humankind are numerous, and includephotochemistry, photosynthesis, photoelectrochemis-try, and photocatalysis. In this issue, we cover a rangeof topics, including photogenerated electron and energytransfer, biomimetic systems, dye-sensitized and poly-mer solar cells, environmental chemistry and design ofnanomaterials for photoconversion. From the includedprints, we can see the advanced knowledge base accu-mulated in the past 3 years regarding the structure andfunction of photosystem II, providing a more completeunderstanding of the architecture of the center for pho-tosynthetic oxygen evolution. Today, we apply photo-catalysis in numerous applications, from air and waterpurification to the production of self-cleaning surfaceson windows and street lamps. These applications haveattracted the interest of a wide variety of industrial sec-tors, especially to those using TiO2-coated materials170 C. Lévy-Clément / C. R. Chimie 9 (2006) 169–171tence de nombreuses applications de la photocatalyse,qui est utilisée pour la production de surfaces autonet-toyantes (fenêtres, murs, lampes des éclairages urbains).Ces applications ont attiré l’intérêt de nombreux sec-teurs industriels, spécialement ceux utilisant les maté-riaux recouverts de TiO2, qui permettent, sans ajout decomposés chimiques, de maintenir une surface propreet hydrofuge. Récemment, les études de recherche etdéveloppement portant sur les cellules solaires à colo-rant se sont intensifiées, afin de comprendre le méca-nisme de transfert des électrons, d’améliorer le rende-ment de conversion de l’énergie solaire en électricité etd’augmenter la durée de vie des cellules dans des condi-tions d’environnement extrêmes. L’atelier de travail surcette thématique a été dédié à Michael Grätzel, inven-teur avec Brian O’Regan de cette cellule solairephotoélectrochimique originale, à l’occasion de son60e anniversaire.Je remercie tous les membres des différents comitésd’organisation et tous les participants qui ont fait del’IPS-15 une très belle conférence, dont ce numéro thé-matique est issu. Merci aussi à tous ceux qui ont sou-mis des manuscrits et à tous mes collègues qui, enacceptant de les référer, ont permis la publication decet ouvrage. Je remercie aussi Mmes Messadi et Bris-sot de l’Académie des sciences, qui ont assuré avecbeaucoup de compétence et de gentillesse le suivi desmanuscrits.Claude Lévy-Clément(Présidente de l’IPS-15 et rédactrice invitée)LCMTR, CNRS, 2–8, rue Henri-Dunant,94320 Thiais, FranceDisponible sur internet le 10 novembre 2005that make it possible to maintain clean, hydrophilic con-ditions on a surface without the addition of any chemi-cals in the process. In recent years, the intensiveresearch and development of dye-sensitized solar cellshas been established to understand the mechanisms ofelectron transfer, to improve the energetic efficiency andto expand the limits of cell durability in more extremeenvironmental conditions. A session workshop wasdevoted to this subject, in honor of the 60th birthday ofMichael Grätzel, the pioneer in the field.I would like to thank all my colleagues, members ofthe various organizing committees, and all the partici-pants in this successful IPS-15 Conference and subse-quent publication. Thanks also to the numerous mem-bers who submitted written documents, and to thoseparticipants who aided in the organization and reviewprocess, making this publication possible. I had a greatpleasure to work with Mrs. Messadi and Brissot fromthe French Academy of Sciences who were in chargeof managing the manuscripts. I thank them both for theircompetency and kindness.Claude Lévy-Clément(IPS-15 Chairwoman and Guest Editor)LCMTR, CNRS, 2–8, rue Henri-Dunant,94320 Thiais, FranceAvailable online 10 November 2005171C. Lévy-Clément / C. R. Chimie 9 (2006) 169–171

Conversion photochimique et stockage de l’énergie solaire

https://comptes-rendus.academie-sciences.fr/chimie/item/10.1016/j.crci.2005.09.005.pdf

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