Un éventail de dispositifs personnels et à domicile pourrait un jour fonctionner sans batterie après le développement de nouvelles technologies solaires pionnières.
Ces nouvelles cellules solaires sont capables de récolter de l’énergie à partir de la lumière intérieure. Les chercheurs ont déclaré que la découverte a des applications larges et pourrait permettre aux consommateurs d’alimenter les appareils tels que les claviers, les alarmes et les capteurs en utilisant uniquement la lumière ambiante intérieure.
Dans l’étude, publiée le 30 avril dans la revue Matériaux fonctionnels avancésles chercheurs ont utilisé la pérovskite pour rassembler la lumière dans les cellules solaires. Ce matériau est déjà utilisé dans d’autres cellules solaires et offre des avantages distincts aux panneaux solaires traditionnels à base de silicium. En particulier, la pérovskite absorbe plus efficacement la lumière ambiante de puissance inférieure que les méthodes traditionnelles, selon l’étude, ce qui le rend idéal pour une utilisation à l’intérieur.
Les nouvelles cellules de pérovskite des chercheurs étaient six fois plus efficaces que les cellules solaires à base de silicium, ont révélé les chercheurs.
À long terme, les cellules solaires dérivées de la pérovskite représentent une alternative plus durable et plus rentable aux batteries, ledit co-auteur de l’étude Mojtaba abdi jalebiprofesseur agrégé en matière d’énergie à l’University College London ‘Institute for Materials Discovery.
« Des milliards d’appareils qui nécessitent de petites quantités d’énergie reposent sur des remplacements de batterie – une pratique non durable. Ce nombre augmentera à mesure que l’Internet des objets se développe », a déclaré Jalebi dans un déclaration.
« Actuellement, les cellules solaires capturant l’énergie à partir de la lumière intérieure sont coûteuses et inefficaces. Nos cellules solaires intérieures de pérovskite spécialement conçues peuvent récolter beaucoup plus d’énergie que les cellules commerciales et sont plus durables que d’autres prototypes. Il ouvre la voie à l’électronique alimentée par la lumière ambiante déjà présente dans nos vies. »
Défis de composition de la pérovskite
La pérovskite devient déjà un matériau populaire à utiliser dans les panneaux solaires, avec Avantages marqués par rapport aux matériaux à base de silicium.
Cependant, bien que ses applications soient prometteuses, le matériel présente plusieurs inconvénients concernant la stabilité et la longévité.
Un facteur clé se situe ici dans les «pièges» – les défauts minuscules dans la structure cristalline de la pérovskite. Ces pièges entraînent des électrons coincés par de minuscules défauts et indentations dans le matériau, empêchant ainsi l’énergie d’être exploitée.
Quoi de plus, alors que les pièges inhibent l’écoulement de l’électricité, ils accélèrent également la dégradation du matériau au fil du temps, en raison du débit de charge non linéaire à travers le matériau.
Pour contrer cela, les chercheurs derrière la nouvelle étude ont utilisé une combinaison de produits chimiques pour réduire le volume de ces défauts. Cela comprenait l’application du chlorure de rubidium, qui « a encouragé une croissance plus homogène » des cristaux de pérovskite et réduit la densité des pièges, ont déclaré des représentants dans le communiqué.
Deux autres produits chimiques – N, N-diméthyloctylammonium iodure (DMOAI) et le chlorure de phénéthylammonium (PEACl), tous deux sels organiques d’ammonium – ont également été appliqués pour stabiliser deux types d’ions (iodure et bromure) et les empêcher de se séparer. Cela a contribué à résoudre la question de la dégradation à long terme des performances dans la cellule solaire, a noté l’étude.
« La cellule solaire avec ces minuscules défauts est comme un gâteau coupé en morceaux. Grâce à une combinaison de stratégies, nous avons remonté ce gâteau, permettant à la charge de la traverser plus facilement », a déclaré le premier auteur de l’étude, simulation Huang, un doctorant à l’UCL’s Institute for Material Discovery.
Avantages de performance marqués
Après avoir abordé la question des pièges, les chercheurs ont découvert que leurs cellules solaires avaient converti 37,6% de la lumière intérieure en électricité. Cela a été réalisé à 1 000 Lux, ont déclaré les chercheurs, ou l’équivalent d’un « bureau bien éclairé ».
La durabilité à long terme s’est également améliorée, a révélé l’étude, les cellules solaires conservant 92% de leurs performances sur 100 jours. En comparaison, un dispositif de contrôle où la pérovskite n’avait pas été modifiée pour éliminer les défauts conservés 76% de ses performances initiales.
Jalebi a déclaré que l’équipe était en discussion avec les parties prenantes de l’industrie pour « explorer des stratégies d’échelle et un déploiement commercial » des cellules solaires de pérovskite.
« L’avantage des cellules solaires de la pérovskite en particulier est qu’elles sont à faible coût – elles utilisent des matériaux abondants sur Terre et ne nécessitent qu’un traitement simple. Ils peuvent être imprimés de la même manière qu’un journal », a déclaré Jalebi.
