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20 Fév, 2024

Les cellules solaires bosselées pourraient récolter jusqu’à 66 % d’énergie en plus

Les cellules solaires bosselées pourraient récolter jusqu’à 66 % d’énergie en plus

Une nouvelle conception de cellule solaire composée d' »hémisphères » à la surface, comme des points de braille, pourrait améliorer l’efficacité.

L’efficacité des cellules solaires pourrait être améliorée par les bosses. De nouvelles recherches suggèrent que l’intégration de minuscules dômes à la surface des cellules solaires organiques pourrait accroître leur efficacité de deux tiers, tout en captant la lumière sous un angle plus large.

Les cellules solaires sont généralement plates, ce qui permet de maximiser la surface exposée à la lumière du soleil à tout moment. Cette conception est optimale lorsque le soleil se trouve dans un certain angle, de sorte que les panneaux sont généralement inclinés de 15 à 40 degrés pour tirer le meilleur parti de la journée.

Les scientifiques ont envisagé d’autres formes pour la surface, notamment l’intégration de nanocoques sphériques de silice qui piègent et font circuler la lumière du soleil pour permettre à l’appareil d’en capter davantage d’énergie. Pour cette nouvelle étude, des scientifiques de l’université Abdullah Gül de Türkiye ont réalisé des simulations complexes sur la manière dont les bosses en forme de dôme pourraient améliorer les surfaces solaires organiques.

L’équipe a étudié des cellules photovoltaïques composées d’un polymère organique dénommé P3HT:ICBA comme couche active, au-dessus d’une couche d’aluminium et d’un substrat de PMMA, le tout recouvert d’une couche protectrice transparente d’oxyde d’indium et d’étain (ITO). Cette structure en sandwich a été conservée pour l’ensemble du dôme, ou « enveloppe hémisphérique » comme l’équipe l’appelle.

Coupe transversale des dômes sur la nouvelle surface de la cellule solaire

Les chercheurs ont effectué ce que l’on appelle une analyse par éléments finis (FEA : finite element analysis) en 3D, qui décompose les éléments d’un système complexe en morceaux gérables afin de pouvoir mieux les simuler et les analyser.

Par rapport aux surfaces planes, les cellules solaires parsemées de bosses ont amélioré l’absorption de la lumière de 36 % et 66 %, en fonction de la polarisation de la lumière. Ces bosses ont également permis à la lumière de pénétrer dans un plus grand nombre de directions qu’une surface plane, offrant une couverture angulaire allant jusqu’à 82 degrés.

Bien que l’équipe n’ait pas encore construit de versions physiques de ces cellules solaires, si le principe fonctionne, il pourrait être utile non seulement pour l’énergie solaire sur les toits, mais aussi dans les systèmes où les conditions de luminosité sont changeantes, comme l’électronique portable.

« Grâce à l’amélioration des caractéristiques d’absorption et d’omnidirectionnalité, les couches actives proposées en forme de coquille hémisphérique seront bénéfiques dans divers domaines d’application des cellules solaires organiques, tels que les dispositifs biomédicaux, ainsi que les applications telles que les fenêtres et les serres productrices d’énergie, l’internet des objets, et ainsi de suite », a déclaré le professeur Dooyoung Hah, auteur de l’étude.

https://www.spiedigitallibrary.org/journals/journal-of-photonics-for-energy/volume-14/issue-01/018501/Hemispherical-shell-shaped-organic-photovoltaic-cells-for-absorption-enhancement-and/10.1117/1.JPE.14.018501.full?webSyncID=9a74d490-e658-b71c-a7ac-18bacc57304b&sessionGUID=b0730740-8728-a409-c842-7c71c09ab461&_ga=2.99749915.403740089.1708299984-2002273903.1708299983#_=_

https://spie.org/news/harnessing-light-with-hemispherical-shells#_=_