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Les cellules solaires photovoltaïques traditionnelles convertissent de manière relativement efficace la lumière en énergie électrique. Ces dispositifs, généralement à base de silicium, alimentent déjà des millions de foyers dans le monde. Mais ils sont également extrêmement rigides, ce qui rend difficile leur intégration dans des environnements urbains compacts et hétérogènes. Pour résoudre ce problème, une équipe de chercheurs a mis au point une cellule solaire flexible qui a récemment battu un record d’efficacité dans sa catégorie.
C'est ce qu'on appelle une cellule solaire organique à simple jonction, à base de solution, ce qui signifie qu'elle est composée de deux types de deux couches de polymère différentes déposées sur un film pliable. Les scientifiques de l'Université d'Erlangen-Nuremberg en Allemagne et de l'Université de technologie de Chine méridionale ont réussi à atteindre un rendement de conversion de 12,25% sur une surface d'un centimètre carré, une augmentation notable par rapport au précédent record de 9,7%. Le groupe a publié ses résultats dans la revue Nature Energie.
Les cellules photovoltaïques conventionnelles gagnent encore largement le concours de conversion, avec un rendement théorique maximum de 29%. Mais les cellules solaires flexibles améliorées offrent un compromis convaincant: leur souplesse signifie que nous pourrions un jour avoir des bâtiments dans des villes densément peuplées, littéralement enveloppés dans une couche de panneaux solaires. Pouvoir couvrir une surface beaucoup plus grande pourrait compenser le manque d'efficacité actuel des cellules.
De gigantesques parcs solaires allant de la Chine à la Californie ont révolutionné l'utilisation de l'incroyable quantité d'énergie lumineuse émise chaque jour par le soleil sur la Terre. Mais ces types de réseaux sont extrêmement coûteux et nécessitent de vastes étendues de terres inutilisées.
L'alternative flexible présentée par cette recherche utilise moins de matériaux, ce qui réduit les coûts de fabrication, et peut être mise en œuvre sur les infrastructures existantes. Le Dr Ning Li, chercheur en matériaux à la FAU, a déclaré que cet effort de collaboration avait permis de trouver une formule qui mènerait probablement à la recherche de cellules solaires flexibles.
"Je pense que la meilleure façon de décrire notre travail est d’imaginer une boîte de briques Lego", a expliqué Li. «Nos partenaires en Chine ont inséré et ajusté des groupes moléculaires simples dans la structure du polymère et chacun de ces groupes a une influence sur une caractéristique spéciale qui est importante pour le fonctionnement des cellules solaires.»
La prochaine étape de ce projet consiste à développer un prototype plus grand pour commencer les tests.
Ces cellules flexibles ne remplaceront pas les cellules à base de silicium fiables, elles les compléteront. Les maisons rurales et de banlieue disposant de plus d'espace continueront probablement à utiliser des cellules très efficaces mais rigides. Mais lorsque les futurs gratte-ciel se déplacent imperceptiblement pour faire face au vent, les panneaux solaires du futur pourraient un jour se plier avec eux.
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