Ce dispositif à pérovskite hybride génère simultanément de l'électricité à partir du soleil et de la pluie.
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Une équipe de l'Institut des sciences des matériaux de Séville (ICMS), centre commun du Conseil supérieur de la recherche scientifique (CSIC) et de l'Université de Séville, a mis au point un nouveau dispositif hybride permettant de capter simultanément l'énergie solaire et l'énergie pluviale. Un film mince, créé et breveté par l'équipe de recherche, protège et améliore la durabilité des cellules solaires en pérovskite, même par mauvais temps, et permet aux nanogénérateurs de produire plus de 100 volts à partir de l'impact d'une seule goutte d'eau, une énergie suffisante pour alimenter de petits appareils portables.
Les cellules solaires à pérovskite halogénée sont des dispositifs photovoltaïques composés de matériaux synthétiques à structure cristalline et présentant d'excellentes propriétés d'absorption de la lumière solaire. Bien que la technologie du silicium soit la plus répandue, la technologie pérovskite recèle un fort potentiel de révolutionner l'énergie photovoltaïque grâce à son rendement élevé et son faible coût. Cependant, sa dégradation ou son instabilité en fonction des conditions environnementales constitue l'un de ses principaux inconvénients.
Face à ce défi, l'équipe de recherche de l'ICMS a utilisé la technologie plasma pour créer et déposer un film protecteur d'environ 100 nanomètres sur les cellules solaires. Ce système agit d'une part comme un encapsulant qui protège chimiquement les cellules pérovskites et améliore optiquement leur capacité d'absorption de la lumière ; d'autre part, sa surface triboélectrique (qui génère une charge électrique par friction ou contact) convertit l'énergie cinétique des gouttes de pluie en courant électrique.
Publiés dans la revue Nano Energy , les résultats démontrent la capacité de ce nouveau matériau à générer jusqu'à 110 volts par impact d'une seule goutte de pluie, soit suffisamment d'énergie pour alimenter un petit appareil portable. Outre une production à grande échelle grâce à des techniques durables, ces revêtements présentent une stabilité remarquable dans des environnements extrêmes, comme l'immersion dans l'eau. Ils peuvent alimenter en continu des dispositifs électroniques simples, tels que des circuits LED, et permettent aux panneaux solaires de résister aux variations d'humidité et de température.
« Nos travaux proposent une solution avancée qui combine la technologie photovoltaïque des cellules solaires à pérovskite avec des nanogénérateurs triboélectriques dans une configuration en couche mince, démontrant ainsi la faisabilité de la mise en œuvre des deux systèmes de récupération d'énergie », explique Carmen López, chercheuse à l'ICMS.
Déclin des batteries
Face aux limitations des batteries classiques et à la perte d'efficacité des panneaux solaires par temps nuageux, cette avancée technologique propose une solution innovante fondée sur la symbiose soleil-pluie. Son objectif est d'assurer l'autonomie énergétique des appareils électroniques portables et sans fil, leur permettant de fonctionner en continu par temps ensoleillé comme par temps pluvieux.
Les auteurs soulignent que le développement de ce dispositif représente une innovation significative pour l'ensemble du secteur de l'Internet des objets (IoT), y compris les capteurs environnementaux (humidité, pluie, pollution), les capteurs structurels (ponts, bâtiments), les stations météorologiques et l'agriculture de précision.
« Son intégration dans les villes intelligentes est envisageable, notamment pour la signalétique, l'éclairage auxiliaire autonome ou la surveillance, car elle résiste aux intempéries, à la pluie, à l'humidité et aux variations de température. Elle serait également applicable aux infrastructures énergétiques distribuées dans des zones reculées, inaccessibles ou isolées, comme les stations maritimes », explique Fernando Núñez, chercheur à l'ICMS.
Ces travaux proposent une approche novatrice qui ouvre de nouvelles perspectives pour le développement de systèmes électroniques autonomes et robustes destinés à une utilisation en extérieur. « Nos recherches mettent en lumière le potentiel des revêtements déposés par des techniques plasma comme solution multifonctionnelle protégeant les dispositifs énergétiques sensibles et permettant de développer des systèmes capables de capter l'énergie de différentes sources environnementales, tels que les panneaux hybrides solaires-pluie, également appelés panneaux de pluie », concluent les chercheurs.
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2211285525010377?via%3Dihub