Le colorant d’oignon rouge pourrait être l’ingrédient manquant nécessaire pour renforcer la protection ultraviolette (UV) pour les cellules solaires, selon les scientifiques.
Les cellules solaires sont généralement recouvertes d’un film à base de pétrole pour les protéger de la dégradation induite par les UV. Ces films comprennent des matériaux à base d’huile tels que le fluorure de polyvinyle (PVF) et le téréphtalate de polyéthylène (PET).
Dans la quête pour stimuler l’adoption du film fabriqué à partir de matériaux plus durables et biologique, la nanocellulose est devenue un favori. La nanocellulose est dérivée de matériaux à base de plantes et est produite en décomposant la cellulose en fibres à l’échelle nanométrique.
Les chercheurs derrière la nouvelle étude ont révélé que la combinaison de la nanocellulose avec un colorant à base d’extrait de peau d’oignon rouge offrait une «protection UV très efficace». L’équipe a publié ses conclusions le 24 février dans le journal Matériaux optiques appliqués à l’ACS.
L’étude a noté qu’un film protecteur réalisé à partir de ce matériau a éliminé 99,9% du rayonnement UV, jusqu’à une longueur d’onde de 400 nanomètres. Notamment, le filtre a également surperformé un filtre UV à base d’animaux commerciaux actuellement disponible sur le marché.
Cela représente une « option prometteuse dans les applications où le matériel de protection doit être basé sur le bio », » Rustem Nizamovun chercheur doctoral à l’Université de Turku en Finlande, a déclaré dans un déclaration.
Compromis vitaux
Dans l’étude, les chercheurs ont comparé la durabilité de quatre films de protection fabriqués à partir de nanofibres de cellulose. Ceux-ci ont été traités diversement avec un extrait d’oignon ED, de la lignine – un polymère trouvé dans les parois de certaines cellules végétales – et des ions de fer.
Alors que tous ces éléments offraient une protection adéquate contre le rayonnement UV, l’option de colorant d’oignon rouge est devenue la plus efficace.
Les cellules solaires sont confrontées à un compromis critique, avec un rayonnement UV inférieur à 400 nm se révélant nocif, a noté l’étude. Cependant, la transmission de la lumière visible – longueurs d’onde entre 700 et 1 200 nm – est cruciale pour permettre à la cellule de transformer le rayonnement en électricité.
Dans cet esprit, le développement d’un matériau qui protège la cellule solaire et facilite l’absorption d’énergie est essentiel. Lignine, par exemple, a une couleur brun foncé, qui « limite son utilisation dans des films transparents », selon la déclaration.
« La transmittance de ces films contenant de la lignine est généralement de 50% entre 400 et 600 nm et tout au plus 85% au-dessus de 600 nm », ont ajouté les chercheurs.
En comparaison, le film de nanocellulose traité avec un colorant d’oignon rouge a dépassé la transmission de 80% de lumière à des longueurs d’onde plus longues (entre 650 et 1 100 nm) et maintenu les performances sur une période de test prolongée.
Cette période de test a évalué la durabilité et les performances des filtres en les plaçant sous la lumière artificielle pendant 1 000 heures – l’équivalent d’environ un an de soleil dans un climat d’Europe central. Nizamov a noté que cette période d’examen « a souligné l’importance » des tests à long terme pour les filtres UV. « La protection des UV et la transmittance légère des autres filtres bio-basés ont changé de manière significative au fil du temps », a-t-il déclaré. « Par exemple, les films traités avec des ions de fer avaient une bonne transmittance initiale qui a réduit après le vieillissement. »
Nizamov a déclaré que l’étude a des implications à grande portée pour une gamme de cellules solaires, en particulier pérovskite et le photovoltaïque organique, ainsi que dans d’autres industries où l’utilisation d’un filtre à base de bio est nécessaire.
Cela pourrait inclure l’emballage alimentaire, par exemple, où les cellules solaires biodégradables pourraient être utilisées comme sources d’énergie pour les capteurs dans des environnements stériles.
