Les cellules solaires au silicium couramment utilisées aujourd'hui sont lourdes et encombrantes, et prennent beaucoup de place pour produire de l'électricité. Nouveaux modèles, fabriqué à partir de matériaux souples, flexibles et polyvalents, sont moins chers à produire mais aussi beaucoup moins efficaces que leurs homologues plus chers.

Susanna Thon, un professeur adjoint de Johns Hopkins en génie électrique et informatique, travaille à développer des cellules solaires qui allient accessibilité et efficacité. « Si vous voulez installer des fermes solaires dans les villes, c'est là que nous avons réellement besoin de puissance, vous aimeriez pouvoir utiliser ces technologies à très haut rendement, car cela réduirait la surface dont vous avez besoin pour générer une quantité d'énergie raisonnable. Mais ils sont juste trop chers, " dit Thon. " Et vous ne pouvez pas utiliser les matériaux les moins chers, parce qu'ils ne fonctionnent tout simplement pas très bien à grande échelle."

Il y a quelques années, Thon a eu l'idée de développer de manière rentable, concentrateurs solaires évolutifs spécifiquement pour ces nouveaux modèles de cellules solaires. Les concentrateurs solaires traditionnels utilisent de grandes lentilles et miroirs pour collecter de grandes quantités de lumière et les concentrer sur une zone plus petite. Thon et son équipe ont adopté ce concept, troqué les miroirs lourds pour un plastique léger contenant du silicium, et réduit les concentrateurs à un carré élégant d'un pouce. "Nous avons miniaturisé l'ensemble du design, " dit-elle. À l'aide d'un microconcentrateur, Thon dit, Les cellules solaires peuvent absorber plus de lumière et augmenter la puissance de sortie jusqu'à 20 fois, voire plus selon l'application spécifique.

L'équipe a imprimé des moules en 3D pour des matrices de lentilles de microconcentrateurs - des grilles de ces minuscules concentrateurs - puis a fabriqué des lentilles à partir d'un polymère de silicone flexible. Le résultat est un mince, feuille transparente de bosses ressemblant à la forme d'une boîte à œufs inversée qui peut être collée sur des cellules solaires.

Ces concentrateurs compacts pourraient être facilement et peu coûteux à l'échelle pour couvrir une plus grande surface, Thon dit, ce qui les rend prometteurs pour un usage commercial.

Thon et son équipe ont déposé un brevet pour leur conception initiale, et maintenant, ils travaillent à améliorer la technologie pour mieux capter la lumière directe et indirecte du soleil. "Il y a beaucoup de lumière du soleil qui se disperse sur les nuages ​​ou sur les bâtiments, ou vous pourriez vouloir monter une cellule solaire sur le côté d'un bâtiment, où il ne sera pas pointé directement vers le soleil à tout moment, " elle dit.