Les chercheurs de QUT ont utilisé des points de carbone, créé à partir de déchets de cheveux humains provenant d'un salon de coiffure de Brisbane, créer une sorte d'« armure » pour améliorer les performances de la technologie solaire de pointe.

Dans une étude publiée dans le Journal de la chimie des matériaux A , les chercheurs dirigés par le professeur Hongxia Wang en collaboration avec le professeur agrégé Prashant Sonar du Centre de science des matériaux de QUT ont montré que les nanopoints de carbone pouvaient être utilisés pour améliorer les performances des cellules solaires à pérovskites.

Cellules solaires pérovskites, une technologie photovoltaïque relativement nouvelle, sont considérés comme le meilleur candidat PV pour fournir un faible coût, électricité solaire à haut rendement dans les années à venir. Ils se sont avérés aussi efficaces en termes d'efficacité de conversion de puissance que les cellules solaires en silicium monocristallin actuellement disponibles dans le commerce, mais l'obstacle pour les chercheurs dans ce domaine est de rendre la technologie moins chère et plus stable.

Contrairement aux cellules au silicium, ils sont créés avec un composé qui est facilement fabriqué, et comme ils sont flexibles, ils pourraient être utilisés dans des scénarios tels que des vêtements à énergie solaire, des sacs à dos qui rechargent vos appareils en déplacement et même des tentes qui pourraient servir de sources d'alimentation autonomes.

Il s'agit de la deuxième recherche majeure à venir grâce à des points de carbone dérivés de cheveux humains en tant que matériau multifonctionnel.

L'année dernière, Le professeur agrégé Prashant Sonar a dirigé une équipe de recherche, dont Amandeep Singh Pannu, chercheur au Centre for Materials Science, qui a transformé les chutes de cheveux en nanopoints de carbone en décomposant les cheveux puis en les brûlant à 240 degrés Celsius. Dans cette étude, les chercheurs ont montré que les points de carbone pouvaient être transformés en écrans flexibles qui pourraient être utilisés dans les futurs appareils intelligents.

Dans cette nouvelle étude, L'équipe de recherche du professeur Wang, dont le Dr Ngoc Duy Pham, et Monsieur Pannu, travailler avec le groupe du professeur Prashant Sonar, utilisé les nanopoints de carbone sur des cellules solaires à pérovskite par curiosité. L'équipe du professeur Wang avait précédemment découvert que des matériaux carbonés nanostructurés pouvaient être utilisés pour améliorer les performances d'une cellule.

Après avoir ajouté une solution de points de carbone dans le processus de fabrication des pérovskites, L'équipe du professeur Wang a découvert que les points de carbone forment une couche de pérovskite en forme de vague où les cristaux de pérovskite sont entourés de points de carbone.

"Cela crée une sorte de couche protectrice, une sorte d'armure, " a déclaré le professeur Wang.

"Il protège le matériau pérovskite de l'humidité ou d'autres facteurs environnementaux, ce qui peut endommager les matériaux."

L'étude a révélé que les cellules solaires à pérovskite recouvertes de points de carbone avaient une efficacité de conversion de puissance plus élevée et une plus grande stabilité que les cellules à pérovskite sans points de carbone.

Le professeur Wang fait des recherches sur les cellules solaires avancées depuis environ 20 ans, et travailler avec des cellules pérovskites depuis qu'elles ont été inventées il y a une dizaine d'années, avec l'objectif principal de développer rentable, matériaux et dispositifs photovoltaïques stables, pour aider à résoudre le problème énergétique dans le monde.

"Notre objectif final est de rendre l'électricité solaire moins chère, plus facile d'accès, plus longue durée et pour rendre les appareils PV légers car les cellules solaires actuelles sont très lourdes, " a déclaré le professeur Wang.

« Les grands défis dans le domaine des cellules solaires à pérovskite sont de résoudre la stabilité de l'appareil pour pouvoir fonctionner pendant 20 ans ou plus et le développement d'une méthode de fabrication adaptée à une production à grande échelle.

"Actuellement, toutes les cellules solaires à pérovskite haute performance signalées ont été fabriquées dans un environnement contrôlé avec un niveau d'humidité et d'oxygène extrêmement bas, avec une très petite surface cellulaire qui sont pratiquement impossibles à commercialiser.

"Pour rendre la technologie commercialement viable, défis pour la fabrication de grande surface efficace, stable, souple, des panneaux solaires en pérovskite à faible coût doivent être surmontés.

"Cela ne peut être réalisé que grâce à une compréhension approfondie des propriétés des matériaux dans une production à grande échelle et dans des conditions industriellement compatibles."

Le professeur Wang s'intéresse particulièrement à la manière dont les cellules pérovskites pourraient être utilisées à l'avenir pour alimenter les engins spatiaux.

La Station spatiale internationale est alimentée par quatre panneaux solaires, qui peut générer jusqu'à 120 kW d'électricité. Mais un inconvénient de la technologie actuelle des PV spatiaux est le poids de la charge utile pour les y amener.

Alors que la pérovskite serait beaucoup plus légère, L'un des défis pour les chercheurs est de développer des cellules pérovskites capables de faire face au rayonnement extrême et à la large plage de variation de température dans l'espace, de moins 185 degrés à plus de 150 degrés Celsius.

Le professeur Wang a déclaré que la solution pourrait être dans dix ans, mais les chercheurs continuaient à mieux comprendre le domaine.

Actuellement, l'équipe de recherche du professeur Wang collabore avec le professeur Dmitri Golberg du QUT Center for Materials Science pour comprendre les propriétés des matériaux pérovskites dans des conditions environnementales extrêmes telles qu'une forte irradiation d'un faisceau d'électrons et un changement de température drastique.

"Je suis assez optimiste étant donné à quel point cette technologie s'est améliorée jusqu'à présent, " a déclaré le professeur Wang.