Les panneaux solaires en silicium cristallin pourraient être tout aussi efficaces lorsqu'ils sont intégrés à des appareils électroniques portables extensibles ou à une peau de robot flexible que lorsqu'ils sont utilisés comme panneaux de toit rigides. Les chercheurs de KAUST ont mis au point un moyen de transformer du silicium rigide en cellules solaires pouvant être étirées à 95 %, un record, tout en conservant une efficacité de capture d'énergie solaire élevée de 19 %.

Bien que de nombreux nouveaux matériaux solaires soient à l'étude, le silicium reste de loin le favori de l'industrie photovoltaïque. « Le silicium monocristallin reste le matériau de choix dans l'industrie photovoltaïque en raison de son faible coût, non toxicité, excellente fiabilité, bonne efficacité et maturité du processus de fabrication, " dit Nazek El-Atab, chercheur postdoctoral dans les laboratoires de Muhammad Mustafa Hussain.

Un inconvénient du silicium, pour certaines applications, est sa rigidité, contrairement à certaines cellules solaires à couche mince. Cependant, ces cellules flexibles sont soit à faible coût, des matériaux organiques à faible efficacité ou des matériaux inorganiques plus efficaces mais très coûteux. Hussain et son équipe ont maintenant franchi une étape importante pour surmonter cette limitation en développant des haute efficacité, cellules solaires extensibles à base de silicium.

L'étape clé consistait à prendre un panneau de silicone rigide disponible dans le commerce et à enduire l'arrière du panneau d'un matériau hautement extensible, peu coûteux, élastomère biocompatible appelé ecoflex. L'équipe a ensuite utilisé un laser pour découper la cellule rigide en plusieurs îlots de silicium, qui étaient maintenus ensemble par le support en élastomère. Chaque îlot de silicium est resté connecté électriquement à ses voisins via des contacts arrière interdigités qui couraient le long de la cellule solaire flexible.

L'équipe a d'abord fabriqué des îlots de silicium en forme de rectangle, qui pourrait être étiré à environ 54 pour cent, dit Hussein. « Au-delà de cette valeur, la contrainte d'étirement a conduit à des fissures diagonales dans les îlots de silicium fragiles, " dit-il. L'équipe a essayé différentes conceptions pour pousser plus loin l'extensibilité, conscients que chaque tranche de silicium qu'ils ont retirée réduisait la zone disponible pour la capture de la lumière. L'équipe a essayé un motif en losange avant de s'installer sur des triangles. "En utilisant le motif triangulaire, nous atteignons des records mondiaux d'extensibilité et d'efficacité, " dit Hussein.

L'équipe prévoit d'incorporer le matériau solaire en silicium extensible pour alimenter une peau artificielle multisensorielle développée par le laboratoire de Hussain. Fabriquer des panneaux solaires qui s'étirent avec une flexibilité encore plus grande est également un objectif. "Les cellules solaires démontrées peuvent être principalement étirées dans une direction, parallèlement à la grille de contacts arrière interdigités, " dit Hussain. " Nous travaillons à améliorer la capacité d'étirement multidirectionnel. "