Les scientifiques construisent des cellules solaires transparentes hautement efficaces

• Les chercheurs développent des cellules solaires transparentes écoénergétiques à l'aide de composites de microfils de silicium.
• En plus de la lumière solaire absorbée, ces cellules solaires utilisent également les rayons réfléchis pour produire de l'énergie.

Ces dernières années, les vannes de la recherche axée sur les cellules solaires transparentes ont été ouvertes par des scientifiques qui pensent que l'énergie solaire peut répondre aux demandes de la société, et cela pourrait être la prochaine grande chose.

Dans ce phénomène intéressant du photovoltaïque, il existe un compromis inévitable entre l'admission de lumière (transparence visible) et la production d'énergie (efficacité de conversion photovoltaïque).

Jusqu'à présent, nous avons vu diverses cellules solaires transparentes teintées avec une faible efficacité énergétique et des transparences modestes. Ils ne sont pas adaptés pour être déployés dans des appareils électroniques, des vitres d'automobiles et des vitres photovoltaïques intégrées au bâtiment.

Aujourd'hui, des chercheurs de l'Institut national des sciences et de la technologie d'Ulsan en Corée du Sud ont développé des cellules solaires transparentes à haut rendement énergétique utilisant des composites de microfils de silicium. Ils ont des tiges de silicium cylindriques intégrées dans un matériau polymère flexible et transparent.

En quoi est-ce différent des autres cellules solaires transparentes ?

Contrairement aux cellules solaires transparentes existantes, qui sont principalement basées sur des colorants, des matières organiques et des pérovskites, les nouvelles cellules solaires flexibles et de couleur neutre sont basées sur le modèle de microfils de silicium n.

La méthode appelée gravure ionique réactive profonde est utilisée pour fabriquer ces microfils avec un espacement contrôlable. Ils sont ensuite noyés dans une matrice polymère transparente souple.

Référence :Lumière :volume Science &Applications | DOI :10.1038/s41377-019-0234-y | UNIST

Il est conçu de telle manière que la lumière solaire réfléchie par les tiges de silicium puisse être contrôlée pour augmenter l'efficacité. Plus précisément, la transmission de la lumière peut être ajustée de 10 à 55 % en modifiant l'espacement entre les microfils.

Comment ça marche ?

Chaque tige de silicium de cette cellule solaire fonctionne comme une couche photoactive :elle absorbe la lumière du soleil et génère de l'électricité. Les chercheurs ont disposé les bâtonnets à des intervalles spécifiques afin qu'ils ne soient pas visibles à l'œil nu. Par conséquent, les cellules solaires conservent les caractéristiques à la fois flexibles et transparentes du substrat lui-même.

Le processus de fabrication de la nouvelle cellule solaire transparente | Avec l'aimable autorisation des chercheurs 

Pour augmenter la capacité d'absorption de la lumière sans compromettre la transparence, les chercheurs ont considérablement modifié la forme de la pointe des microfils de silicium. Bien que l'absorption, la transmission et la réflexion de la lumière se produisent dans les cellules solaires conventionnelles, elles ne tirent pas parti de la lumière réfléchie.

La nouvelle structure, d'autre part, absorbe la lumière réfléchie dans la cellule solaire :la lumière du soleil réfléchie par le haut de la tige de silicium est absorbée par la tige à côté.

Les cellules solaires transparentes basées sur les microfils à pointe inclinée ont montré une efficacité de 8 % à une transparence visible de 10 %. Il s'agit du rendement le plus élevé atteint parmi les cellules solaires transparentes à base de silicium. Ils peuvent conserver leur efficacité initiale même après des dizaines de tests de flexion.

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Et contrairement à d'autres cellules solaires transparentes de couleur neutre, qui sont fabriquées sur des substrats de verre rigides, ces cellules solaires flexibles pourraient avoir diverses applications dans le monde réel, allant des appareils mobiles et portables à la production d'électricité intégrée au bâtiment.