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Aujourd’hui, la crise imminente du changement climatique, exige de passer des combustibles fossiles utilisés de manière conventionnelle à des sources efficaces d’énergie verte. C’est pourquoi des chercheurs se sont penchés sur le concept « d’énergie personnalisée », qui permettrait de produire de l’énergie sur place.

Des cellules solaires intégrées aux fenêtres

Par exemple, des cellules solaires pourraient éventuellement être intégrées aux fenêtres, aux véhicules, aux écrans de téléphones portables et à d’autres produits quotidiens. Mais pour cela, il est important que ces panneaux solaires soient pratiques et transparents.
À cette fin, des scientifiques ont récemment mis au point des dispositifs « photovoltaïques transparents » (TPV) – des versions transparentes de la cellule solaire traditionnelle. Contrairement aux cellules solaires classiques, sombres et opaques, les TPV utilisent la lumière « invisible » qui se situe dans la gamme des ultraviolets (UV).
Les cellules solaires conventionnelles peuvent être de type « humide » (à base de solution) ou de type « sec » (constituées de semi-conducteurs à base d’oxyde de métal). Parmi celles-ci, les cellules solaires de type sec ont un léger avantage sur les cellules de type humide : elles sont plus fiables, plus écologiques et plus rentables. De plus, les oxydes métalliques sont bien adaptés à l’utilisation de la lumière UV. Malgré tout cela, le potentiel des TPV à oxyde métallique n’a pas encore été pleinement exploré.
À cette fin, des chercheurs de l’université nationale d’Incheon, en République de Corée, ont mis au point une conception innovante pour un dispositif TPV à base d’oxyde métallique. Ils ont inséré une couche ultra-mince de silicium (Si) entre deux semi-conducteurs transparents à base d’oxyde de métal dans le but de mettre au point un dispositif TPV efficace.

Une cellule solaire transparente de haute puissance

Le professeur Joondong Kim, qui a dirigé cette étude, explique : « notre objectif était de concevoir une cellule solaire transparente de haute puissance, en incorporant un film ultra-fin de Si amorphe entre l’oxyde de zinc et l’oxyde de nickel ».
Cette nouvelle conception consistant en un film de Si qui présentait trois avantages majeurs. Premièrement, elle permet d’utiliser une lumière de plus grande longueur d’onde. Deuxièmement, elle permet de collecter efficacement les photons. Troisièmement, elle permet de transporter plus rapidement les particules chargées vers les électrodes.
En outre, cette conception peut potentiellement générer de l’électricité même dans des conditions de faible luminosité (par exemple, par temps nuageux ou pluvieux). Les scientifiques ont également confirmé la capacité de leur appareil à produire de l’électricité en l’utilisant pour faire fonctionner le moteur à courant continu d’un ventilateur.
Sur la base de ces résultats, l’équipe de recherche est optimiste quant à l’applicabilité dans la vie réelle de ce nouveau modèle de TPV. Quant aux applications potentielles, elles sont nombreuses, comme l’explique le professeur Kim : « nous espérons étendre l’utilisation de notre conception TPV à toutes sortes de matériaux, des bâtiments en verre aux appareils mobiles, comme les voitures électriques, les smartphones et les capteurs ».

Pour un avenir vert et durable

Mais ce n’est pas tout : l’équipe est impatiente de faire passer sa conception à un niveau supérieur, en utilisant des matériaux innovants tels que des semi-conducteurs 2D, des nanocristaux d’oxydes métalliques et des semi-conducteurs sulfurés. Comme le conclut le professeur Kim, « nos recherches sont essentielles pour un avenir vert et durable, en particulier pour connecter le système d’énergie propre avec une empreinte carbone nulle ou minimale ».
Cette recherche a été publié dans Nano Energy.
Source : Incheon National University
Crédit photo : Pexels

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