Des scientifiques ont mis au point des cellules solaires 100 fois plus fines qu’un cheveu humain

L’énergie solaire atteint actuellement son apogée, franchissant les barrières de coût qui freinaient auparavant la technologie, à tel point que dans certaines régions du monde, l’énergie excédentaire provenant de la lumière du soleil est distribuée gratuitement.

Mais si nous voulons un jour libérer le véritable potentiel de l’énergie solaire, nous devons aller au-delà des grands panneaux solaires actuels et examiner ce que des cellules solaires plus petites, légères et même portables pourraient faire pour nous.

C’est l’idée qui sous-tend les nouvelles cellules photovoltaïques flexibles et ultrafines mises au point par des chercheurs de Corée du Sud. Ces cellules sont si flexibles qu’elles peuvent être enroulées autour d’un crayon – ou d’un objet encore plus petit. Dans l’image ci-dessus, le matériau de la cellule est replié autour du bord d’une lame de verre de 1 mm d’épaisseur.

“Notre photovoltaïque a une épaisseur d’environ 1 micromètre”, a déclaré l’ingénieur Jongho Lee de l’Institut des sciences et des technologies de Gwangju.

Il est donc beaucoup, beaucoup plus fin qu’un cheveu humain – dont la largeur varie de 10 à 200 micromètres – alors que les cellules photovoltaïques standard peuvent être des centaines de fois plus épaisses.

Cette extrême finesse signifie qu’un jour, nous pourrons peut-être installer des cellules solaires incroyablement légères sur des appareils électroniques personnels tels que des trackers de fitness et des lunettes intelligentes, alimentés exclusivement par la lumière qui les entoure.

Elle confère également aux panneaux une flexibilité et une résistance à la flexion considérables, ce qui pourrait s’avérer très utile pour les applications qui doivent être hautement adaptables ou portables, comme les tissus et les vêtements.

L’équipe a développé le matériau en utilisant un matériau semi-conducteur, l’arséniure de gallium, en estampant les cellules directement sur un substrat flexible et en soudant à froid les cellules à l’électrode sur le substrat. Une couche métallique située sous les cellules photovoltaïques sert de réflecteur pour faire rebondir les photons parasites sur les cellules.

Dans les essais des chercheurs, rapportés dans Applied Physics Letters, les tests de flexion ont montré que les cellules ultrafines pouvaient s’enrouler autour d’un rayon aussi petit que 1,4 millimètre, tout en ne subissant qu’un quart de la déformation d’autres types de cellules solaires fines (mesurant 3,5 micromètres d’épaisseur).

“Les cellules les plus fines sont moins fragiles en cas de flexion, mais ont des performances similaires, voire légèrement supérieures”, a déclaré M. Lee.

Nous avons vu une approche similaire des cellules solaires extrêmement fines plus tôt cette année, lorsque des chercheurs du MIT ont mis au point des cellules photovoltaïques si légères qu’elles pouvaient même reposer sur une bulle de savon sans la faire éclater. Le seul problème de ces cellules solaires est qu’elles étaient si légères qu’elles étaient à la limite de l’inutilisable.

“Si vous respirez trop fort, vous risquez de la faire exploser”, avait déclaré à l’époque Joel Jean, l’un des membres de l’équipe du MIT.

Mais les scientifiques ne cherchent pas seulement à rendre les panneaux solaires plus petits et plus légers, ils s’efforcent également de les rendre plus efficaces.

L’année dernière, des scientifiques de l’université de Stanford ont mis au point des cellules solaires capables d’absorber beaucoup plus de lumière solaire que les panneaux traditionnels, en utilisant des “nanofils” qui rendent invisible le contact métallique supérieur de la cellule, ce qui permet à la cellule non obstruée d’absorber davantage d’énergie du soleil.

Le mois dernier, des chercheurs de l’université de New South Wales (UNSW), en Australie, ont établi un nouveau record mondial d’efficacité solaire, en construisant des cellules photovoltaïques capables de récolter plus d’un tiers (34,5 %) de l’énergie du soleil sans concentrateur.

Cette technique, qui a dépassé le précédent record de 24 %, absorbe davantage d’énergie en divisant la lumière solaire entrante en quatre bandes distinctes.

“Ce résultat encourageant montre que la recherche sur le photovoltaïque a encore des progrès à faire pour rendre les cellules solaires encore plus efficaces”, a déclaré le chercheur Mark Keevers, lors de l’annonce du record. “Extraire plus d’énergie de chaque rayon de soleil est essentiel pour réduire le coût de l’électricité générée par les cellules solaires, car cela permet de réduire l’investissement nécessaire et d’obtenir un retour sur investissement plus rapide.”

C’est vraiment impressionnant de voir toutes ces avancées dans le domaine de l’énergie solaire, et avec les scientifiques qui calculent que l’énergie solaire sur les toits pourrait à elle seule satisfaire près de la moitié des besoins en électricité des États-Unis, il est clair que nous ne sommes qu’au début d’une transition épique qui nous éloigne de la dépendance aux combustibles fossiles.

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