Une illustration schématique de la nouvelle conception de la batterie à flux solaire
Capter l’énergie du Soleil avec des panneaux solaires n’est qu’une partie de l’histoire – cette énergie doit être stockée quelque part pour une utilisation ultérieure. Dans le cas des batteries de flux, le stockage est relégué à des cuves de liquide. Aujourd’hui, une équipe internationale dirigée par des scientifiques de l’université du Wisconsin-Madison a créé une nouvelle version de ces batteries solaires à flux, efficace et durable.
Pour fabriquer ce nouveau dispositif, l’équipe a combiné plusieurs technologies existantes. Il s’agit d’une cellule solaire tandem silicium/perovskite, associée à une batterie redox à flux, qui, selon l’équipe, permettra aux gens de récolter et de stocker de l’énergie renouvelable dans un seul appareil. Non seulement il est efficace, mais il devrait être peu coûteux et assez simple pour être utilisé à domicile.
La partie de l’équation qui concerne la récolte de l’énergie combine le matériau de pointe de longue date – le silicium – avec un jeune talent prometteur appelé pérovskite. Ces cellules solaires en tandem se sont avérées plus efficaces que les deux matériaux seuls, car les deux matériaux captent des longueurs d’onde de lumière différentes.
Pour le stockage, l’équipe s’est tournée vers une batterie de flux. Traditionnellement, ces dispositifs contiennent deux liquides, logés dans des réservoirs séparés, qui fonctionnent comme des électrolytes. L’électricité de la cellule solaire charge l’un des liquides, où il peut rester plus ou moins indéfiniment. Lorsque l’énergie est nécessaire, les deux liquides interagissent dans une chambre centrale, créant une réaction chimique qui produit de l’électricité.
La nouvelle batterie à flux solaire, qui peut récolter l’énergie de la lumière du soleil et la stocker sous forme liquide dans le seul appareil
L’équipe a utilisé une méthode de modélisation théorique pour déterminer quels produits chimiques fonctionneraient à la tension idéale, afin de maximiser l’efficacité. Ils ont choisi deux composés organiques dissous dans de l’eau salée, et les tests effectués avec le dispositif physique final ont confirmé qu’ils correspondaient bien.
L’équipe a enregistré une efficacité de 20 %, ce qui est le meilleur résultat. L’appareil a pu maintenir une efficacité élevée, et la plupart de sa capacité, pendant des centaines d’heures et des cycles de charge-décharge. Cela lui donne une durée de vie beaucoup plus longue que les autres batteries à flux, dont les électrolytes acides ont tendance à corroder les réservoirs.
« C’est une efficacité de 20 % quand vous voulez », déclare Song Jin, chercheur principal de l’étude. « Vous pouvez utiliser l’électricité solaire tout de suite pendant la journée et obtenir 20 %, ou vous pouvez l’utiliser le soir à partir du stockage et obtenir 20 %. »
L’équipe prévoit de poursuivre le développement des batteries solaires à flux continu afin d’améliorer leur efficacité, de réduire les coûts et d’étudier les moyens de les mettre à l’échelle pour une utilisation pratique à grande échelle.
