La cellule solaire organique optimisée pour convertir la lumière ambiante intérieure en électricité. Crédit :Thor Balkhed
Des scientifiques suédois et chinois ont développé des cellules solaires organiques optimisées pour convertir la lumière ambiante intérieure en électricité. La puissance qu'ils produisent est faible, mais est probablement suffisant pour alimenter les millions de produits que l'Internet des objets mettra en ligne.
À mesure que l'Internet des objets se développe, il est prévu que nous aurons besoin d'avoir des millions de produits en ligne, aussi bien dans les espaces publics que dans les maisons. Beaucoup d'entre eux seront la multitude de capteurs pour détecter et mesurer l'humidité, concentrations de particules, température et d'autres paramètres. Pour cette raison, la demande de sources d'énergie renouvelables petites et bon marché augmente rapidement, afin de réduire le besoin de remplacements fréquents et coûteux de la batterie.
C'est là qu'interviennent les cellules solaires organiques. Non seulement elles sont flexibles, bon marché à fabriquer et adapté à la fabrication de grandes surfaces dans une presse à imprimer, ils ont un autre avantage :la couche absorbant la lumière est constituée d'un mélange de matériaux donneurs et accepteurs, ce qui donne une flexibilité considérable dans le réglage des cellules solaires de sorte qu'elles soient optimisées pour différents spectres - pour une lumière de différentes longueurs d'onde.
Des chercheurs à Pékin, Chine, dirigé par Jianhui Hou, et Linköping, Suède, dirigé par Feng Gao, ont maintenant développé ensemble une nouvelle combinaison de matériaux donneurs et accepteurs, avec une composition soigneusement déterminée, à utiliser comme couche active dans une cellule solaire organique. La combinaison absorbe exactement les longueurs d'onde de la lumière qui nous entourent dans nos pièces à vivre, à la bibliothèque et au supermarché.
Les chercheurs décrivent deux variantes d'une cellule solaire organique dans un article de Nature Energy ("Wide-gap non-fullerene acceptor enabled high-performance organic photovoltaic cells for indoor applications"), où une variante a une aire de 1 cm 2 et l'autre 4 cm 2 . La plus petite cellule solaire a été exposée à la lumière ambiante à une intensité de 1000 lux, et les chercheurs ont observé que jusqu'à 26,1% de l'énergie de la lumière était convertie en électricité. La cellule solaire organique a délivré une haute tension supérieure à 1 V pendant plus de 1000 heures dans une lumière ambiante variant entre 200 et 1000 lux. La plus grande cellule solaire a toujours maintenu une efficacité énergétique de 23 pour cent.
"Ce travail est très prometteur pour que les cellules solaires organiques soient largement utilisées dans notre vie quotidienne pour alimenter l'Internet des objets, " dit Feng Gao, maître de conférences à la Division d'électronique biomoléculaire et organique de l'Université de Linköping.
"Nous sommes convaincus que l'efficacité des cellules solaires organiques sera encore améliorée pour les applications de lumière ambiante dans les années à venir, car il reste encore une grande marge d'optimisation des matériaux utilisés dans ce travail, " Jianhui Hou, professeur à l'Institut de chimie, Académie chinoise des sciences, souligne.
Le résultat est une nouvelle avancée dans la recherche dans le domaine des cellules solaires organiques. A l'été 2018, par exemple, les scientifiques, avec des collègues d'un certain nombre d'autres universités, des règles publiées pour la construction de cellules solaires organiques efficaces. L'article a rassemblé 25 chercheurs de sept universités, et a été publié dans Énergie naturelle . La recherche a été dirigée par Feng Gao. Ces règles se sont avérées utiles tout au long du cheminement vers une cellule solaire efficace pour une utilisation en intérieur.
Entreprise dérivée
Le groupe de recherche Biomolecular and Organic Electronics de l'Université de Linköping, sous la direction d'Olle Inganäs (maintenant professeur émérite), est depuis de nombreuses années un leader mondial dans le domaine des cellules solaires organiques. Il y a quelques années, Olle Inganäs et son collègue Jonas Bergqvist, qui est co-auteur des articles dans Nature Materials et Nature Energy, fondé, et sont désormais copropriétaires d'une entreprise, qui se concentre sur la commercialisation de cellules solaires à usage intérieur.
