Le professeur Hongxia Wang, de l’université technologique du Queensland, a dirigé la mise au point de cellules solaires en pérovskite intégrant des nano-points fabriqués à partir de cheveux humains, qui leur confèrent une couche protectrice.
Depuis une dizaine d’années, les gains d’efficacité ont fait des cellules solaires en pérovskite une technologie très prometteuse dans le domaine des énergies renouvelables, qui a rapidement atteint, voire dépassé, les performances des cellules solaires en silicium monocristallin largement utilisées aujourd’hui. Cependant, des problèmes d’instabilité intrinsèque et une vulnérabilité aux éléments ont empêché leur adoption généralisée. Des scientifiques australiens pensent avoir trouvé une solution à ces problèmes dans les cheveux balayés sur le sol d’un salon de coiffure local.
Cette percée dans la recherche sur les cellules solaires découle en fait de travaux antérieurs menés à l’Université de technologie du Queensland (QUT), où les scientifiques ont pu utiliser des cheveux humains provenant de salons de coiffure pour aider à créer des écrans OLED flexibles.
Cette technologie repose sur le fait que les cheveux sont riches en carbone et en azote, des propriétés précieuses lorsqu’il s’agit de concevoir des particules émettant de la lumière. Les scientifiques ont brûlé les cheveux à 240 °C pour les décomposer et les réduire en un matériau dont la structure moléculaire contient du carbone et de l’azote.
Les nanoparticules de carbone ainsi obtenues ont suscité l’intérêt d’autres scientifiques de QUT travaillant dans la recherche sur la pérovskite, qui ont décidé de les intégrer dans des cellules solaires par curiosité. Ce faisant, l’équipe a constaté que les nano-points formaient une couche ondulée à la surface de la pérovskite, qui agissait comme un tampon protecteur pour préserver leur fonction.
« Cela crée une sorte de couche protectrice, une sorte d’armure », explique le professeur Hongxia Wang, qui a dirigé les recherches. « Elle protège le matériau pérovskite de l’humidité ou d’autres facteurs environnementaux, qui peuvent endommager les matériaux. »
Outre l’amélioration de la stabilité, les scientifiques signalent que l’incorporation des nano-points de carbone dans les cellules solaires en pérovskite a également amélioré l’efficacité de la conversion de l’énergie. En plus d’améliorer la stabilité et les performances, les nano-points de carbone fabriqués à partir de déchets de coiffure promettent également un processus de fabrication durable et peu coûteux pour ce qui pourrait devenir un composant clé des cellules solaires de la prochaine génération.
« Les grands défis dans le domaine des cellules solaires en pérovskite sont la résolution de la stabilité du dispositif pour qu’il puisse fonctionner pendant 20 ans ou plus et le développement d’une méthode de fabrication adaptée à la production à grande échelle », explique Hongxia Wang. « Actuellement, toutes les cellules solaires en pérovskite à haute performance ont été fabriquées dans un environnement contrôlé, avec un niveau d’humidité et d’oxygène extrêmement bas et une surface de cellule très réduite, ce qui est pratiquement irréalisable pour la commercialisation. Pour que cette technologie soit commercialement viable, il faut surmonter les difficultés liées à la fabrication de panneaux solaires en pérovskite efficaces, de grande surface, stables, flexibles et à faible coût. »
https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2021/TA/D1TA00036E#!divAbstract
