L’invention d’une cellule solaire organique « hémisphérique » capable de capter jusqu’à 66 % d’énergie en plus

Ces nouvelles cellules solaires ont une forme particulière avec de petites bosses, qui permettrait d’absorber 66 % de lumière supplémentaire par rapport aux dispositifs aux formes aplaties.

Les cellules solaires organiques utilisent des molécules d’origine végétale ou animale pour capturer la lumière du soleil. Cette technologie sans silicium serait plus respectueuse de l’environnement. Elle a également l’avantage d’être maniable, léger et plus abordable que les modules en silicium. Ce qui fait d’elle une option idéale pour des applications spécifiques telles que l’électronique mobile et sans fil. Mais jusqu’à ce jour, ses performances limitées constituent encore un obstacle à résoudre pour assurer son utilisation à grande échelle.

Aujourd’hui, les travaux de recherche visant à améliorer l’efficacité de ces solutions nouvelle génération se poursuivent encore. En ce sens, une équipe de chercheurs de l’Université Abdullah Gül, en Turquie, a eu l’idée de redéfinir la structure des cellules solaires organiques, en ajoutant de coquilles hémisphériques à sa surface. Ce changement aurait permis d’étendre leur couverture angulaire et d’améliorer leur capacité d’absorption de la lumière. Découverte.

La structure des cellules solaires organique, avec des reliefs hémisphériques.
La structure des cellules solaires organique, avec des reliefs hémisphériques. Crédit photo : Dooyoung Hah “Hemispherical-shell-shaped organic photovoltaic cells for absorption enhancement and improved angular coverage,” Journal of Photonics for Energy 14(1), 018501 (14 February 2024). https://doi.org/10.1117/1.JPE.14.018501

En quoi ces nouvelles cellules solaires sont-elles différentes ?

Ces scientifiques Turques ont fabriqué des cellules solaires organiques innovantes avec plusieurs petits reliefs hémisphériques à la surface de leur structure. Cette nouvelle forme vise à optimiser l’absorption des rayons solaires et la couverture angulaire du système. Au cours de cette expérience, l’équipe a effectué une analyse computationnelle avancée et des repères comparatifs afin de ressortir et d’évaluer les caractéristiques exceptionnelles de cette conception innovante. Selon le professeur Dooyoung Hah, auteur principal de cette étude, les spectres d’absorption à l’intérieur de la couche active en forme de bosse ont été sondés afin de comprendre comment la lumière interagit avec la structure et les différents composants de la cellule. Pour cela, les chercheurs ont utilisé une méthode de calcul, appelée « analyse tridimensionnelle par éléments finis » (FEA). Cette dernière permettait de simuler et d’examiner le comportement de la structure dans différents angles d’incidence et dans différentes longueurs d’onde de la lumière.

Des performances remarquables grâce à cette nouvelle conception

L’analyse par éléments finis de la couche active en forme de coquille a montré des résultats exceptionnels, expliquent ces scientifiques. Sous l’effet d’une lumière polarisée électriquement de manière transversale (TE), la structure à dôme aurait affiché une capacité d’absorption des rayons supérieure de 66 % par rapport à des cellules plates. En outre, sous une lumière polarisée magnétique transversale (TM), elle aurait montré une efficacité de captation de la lumière supérieure de 36 %. Par rapport aux conceptions de coques semi-cylindriques rapportées dans des études antérieures, cette nouvelle configuration avec des reliefs hémisphériques serait plus efficace. Elle présenterait une augmentation notable de 13 % en matière d’absorption de la lumière pour la polarisation TE et de 21 % pour la polarisation TM. Par ailleurs, celle-ci fournira une couverture angulaire plus élargie, allant jusqu’à 81 degrés sous la lumière polarisée TE et 82 degrés sous la lumière polarisée TM.

Cette cellule solaire organique à reliefs présenterait une augmentation de 13 % en matière d’absorption de la lumière.
Cette cellule solaire organique à reliefs présenterait une augmentation de 13 % en matière d’absorption de la lumière. Photo d’illustration non contractuelle. Crédit : Shutterstock

La composition de cette cellule solaire organique

Au cours de cette étude, les scientifiques ont utilisé des cellules solaires avec une couche active composée d’un polymère organique, connu sous le nom de P3HT : ICBA. La couche active est prise en sandwich entre une couche protectrice transparente en oxyde d’étain et en indium au-dessus et une couche d’aluminium et d’un substrat de PMMA au-dessous. L’ensemble de la structure de la cellule, y compris celle des coquilles hémisphériques, possède ces mêmes composants.

Des cellules solaires avec une couche active composée d’un polymère organique.
Des cellules solaires avec une couche active composée d’un polymère organique. Photo d’illustration non contractuelle. Crédit : Shutterstock

Dooyoung Hah a affirmé que la couche active en forme de coquille hémisphérique pourra être utilisée dans diverses applications des cellules solaires organiques, notamment les dispositifs biomédicaux, les capteurs sans fil, les serres productrices d’énergie, les objets connectés, etc. Cette innovation constitue un grand progrès dans le domaine de la recherche sur les cellules solaires organiques. Elle contribuera à un avenir énergétique plus durable et plus écologique. Plus d’informations : Spiedigitallibrary.org. Que pensez-vous de cette innovation ? Nous vous invitons à nous donner votre avis, vos remarques ou nous remonter une erreur dans le texte, cliquez ici pour publier un commentaire .

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Via
newatlas.com
Source
spie.orgspiedigitallibrary.org

Tsiory Laurence

Titulaire de licence en communication et en langue française, je travaille comme rédactrice web depuis déjà plus de dix ans. J'ai collaboré avec quelques agences de communication locales avant de rejoindre l'équipe de Neozone. Ce qui m'a permis de consolider mon expérience en matière de création de contenus web au fil du temps. J’accorde une grande attention à chaque article que j’écris. Mon objectif, c'est de vous fournir des informations, des solutions et éventuellement des conseils. Je peux traiter divers thèmes, mais mes sujets préférés sont l’innovation, la technologie, le voyage, l’immobilier et les actualités. J’espère que mes articles vous permettront de connaître des inventeurs et des entreprises novatrices en France, en Europe et dans le monde entier. « La vie est une grande école où à chaque instant l’homme s’enrichit et tire une leçon de ses propres expériences ». Cette citation de Maude Anssens m’inspire dans tout ce que j’entreprends au quotidien. J’aime aussi suivre les actualités politiques et économiques internationales. Je pense que donner le meilleur de soi et s’adapter aux évolutions du monde autant que possible sont des valeurs importantes qui peuvent nous aider à progresser et à rester toujours efficaces. Je suis sur Linkedin si vous voulez me faire passer un message.

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