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22 Avr, 2024

Un drone équipé de cellules solaires utilise la lumière du soleil pour se recharger sur place

Un drone équipé de cellules solaires utilise la lumière du soleil pour se recharger sur place

Des cellules solaires 20 fois plus fines qu’une mèche de cheveux.

Développée par des chercheurs de l’université Johannes Kepler de Linz en Autriche, cette technologie nouvelle et améliorée a été récemment dévoilée à la communauté scientifique.

Que ce soit sur Terre ou dans l’espace, l’énergie autonome est essentielle pour assurer le fonctionnement indépendant des systèmes électriques pendant de longues périodes, en particulier dans des environnements éloignés ou imprévisibles. Les solutions énergétiques conventionnelles – notamment les combustibles fossiles, les batteries et d’autres méthodes de production d’énergie alternative – présentent des difficultés.

Par exemple, elles sont souvent trop volumineuses, nécessitent des câbles ou une recharge stationnaire, ont un impact négatif sur l’environnement ou leur densité de puissance est trop faible. Les cellules solaires ultra-minces et flexibles fabriquées à partir d’un nouveau matériau appelé « pérovskite » s’avèrent être une solution efficace et légère pour faciliter la production d’énergie autonome sur de longues périodes.

Dans le cadre d’un développement novateur, des chercheurs de la JKU (département de physique de la matière souple et laboratoire de matériaux mous du LIT ; chef de département : Martin Kaltenbrunner) et de l’Institut de Linz pour les cellules solaires organiques (LIOS) ; chef de département : Niyazi Serdar Sariciftci) sont parvenus à mettre au point des cellules solaires pérovskites quasi 2D ultralégères, d’une puissance sans précédent (jusqu’à 44 watts par gramme) et d’une stabilité relativement élevée.

Développer notre propre matériau solaire

Christoph Putz, l’un des principaux auteurs de l’étude, a fait remarquer : « Les cellules solaires ultra-minces et légères ont non seulement un énorme potentiel pour révolutionner la façon dont l’énergie est produite dans l’industrie aérospatiale, mais il existe également un large éventail d’applications, notamment l’électronique portable et l’internet des objets, qui peuvent également bénéficier de cette nouvelle technologie. Des cellules photovoltaïques légères, adaptables et très efficaces sont la clé du développement de la prochaine génération de systèmes énergétiques autosuffisants ».

Un module de cellules solaires ultraléger et flexible, 20 fois plus fin qu’une mèche de cheveux, peut alimenter une large gamme d’appareils électroniques partout où il y a de la lumière. D’une épaisseur inférieure à 2,5 micromètres (1 micromètre = 1 millionième de mètre), les cellules solaires en pérovskite quasi 2D offrent un rendement impressionnant de 20,1 % tout en conservant une grande flexibilité. Surtout, la densité de puissance remarquable de 44 W/g la distingue clairement des autres types de technologies de cellules solaires.

Pour créer des cellules solaires opérationnelles, stables et flexibles avec un rapport poids/puissance élevé, il faut un équilibre entre une faible perméabilité aux gaz et à l’humidité, un haut degré de flexibilité et des substrats plastiques transparents combinés à des matériaux photovoltaïques robustes. La stabilité opérationnelle des cellules a été considérablement améliorée par l’application d’une couche transparente d’oxyde d’aluminium sur le film mince, puis par l’optimisation du matériau de la cellule solaire elle-même.

Une technologie pour un usage quotidien

Pour démontrer les capacités de leur nouvelle technologie, les chercheurs ont équipé un drone quadcopter commercial de la taille d’une paume de main avec les cellules solaires ultralégères. Vingt-quatre de ces cellules ont été intégrées de manière transparente dans le cadre du drone, ne représentant que 1/400 de son poids total. Cette configuration a permis au drone de fonctionner de manière autonome et d’effectuer des cycles consécutifs de charge, de vol et de chargement sans recharge par fil, démontrant ainsi l’efficacité et la durabilité des cellules solaires.

Cette nouvelle technologie a des applications potentielles dans les opérations de recherche et de sauvetage, la cartographie à grande échelle, la production d’énergie solaire dans l’espace et l’exploration du système solaire.

Plus récemment, l’hélicoptère martien « Ingenuity » a démontré de manière impressionnante l’importance de l’autonomie de l’aviation solaire en étant le premier aéronef à décoller de la Terre et à atterrir sur une autre planète.

https://www.jku.at/en/news-events/news/detail/news/jku-forschung-solarbetriebene-drohnen-ermoeglichen-nachhaltige-luftfahrt