Croquis de papillon noir. Crédit :Radwanul Hasan Siddique, KIT/Caltech
(Phys.org) - Une équipe de chercheurs du California Institute of Technology et du Karlsruh Institute of Technology a amélioré l'efficacité des cellules solaires à couche mince en imitant l'architecture des ailes de papillon rose. Dans leur article publié dans la revue Avancées scientifiques , le groupe explique leur inspiration pour étudier les ailes de papillon et les détails de leurs cellules solaires améliorées.
Alors que les scientifiques cherchent des moyens d'améliorer l'efficacité des cellules solaires, certains se sont de plus en plus tournés vers les cellules solaires à couche mince. Non seulement ces cellules sont plus légères et plus faciles à gérer que les cellules à base de cristal traditionnelles, mais on s'attend à ce qu'ils soient plus efficaces si les ingénieurs peuvent trouver un moyen de les faire travailler pendant de plus longues périodes. L'un des obstacles à l'amélioration de l'efficacité des cellules solaires en général est le coût élevé du matériel de mouvement qui suit le soleil. Dans ce nouvel effort, les chercheurs se sont inspirés du papillon rose, trouve couramment en Inde. Il a des ailes noires douces qui réchauffent l'insecte à sang froid pendant les périodes fraîches.
Pour en savoir plus sur les ailes de papillon, le groupe a collecté des échantillons et les a examinés au microscope électronique. Ils ont constaté que les ailes étaient couvertes d'écailles trouées. En plus d'alléger les ailes, les trous, les chercheurs ont trouvé, dispersé la lumière qui les frappait, ce qui a permis au papillon d'absorber plus de chaleur du soleil.
Simulation optique des micro et nanostructures du papillon P. aristolochiae. Crédit :Radwanul Hasan Siddique, KIT/Caltech
Intrigué par le design du papillon, les chercheurs ont créé des structures similaires dans leur laboratoire en utilisant des feuilles de silicium amorphe hydrogéné. Une couche supérieure avec des trous extrêmement petits de différentes tailles a fait que la lumière se disperse et frappe la base de silicium en dessous. La conception, l'équipe a trouvé, permis de capter environ deux fois plus de lumière que les modèles précédents.
Image au microscope électronique à balayage de nanotrous de papillon noir. Crédit :Radwanul Hasan Siddique, KIT/Caltech
Le groupe rapporte que la création des cellules a été rapide et facile. Ils ont fait les trous en laissant tomber des morceaux d'une solution de polymère binaire qui ne s'est pas mélangée avec le type de polymère utilisé pour créer la feuille. Le processus n'a pris que cinq à dix minutes.
Les scientifiques de KIT et de Caltech utilisent les nanotrous désordonnés du papillon noir pour améliorer les performances des cellules solaires. Crédit :Radwanul Hasan Siddique, KIT/Caltech
Les scientifiques de KIT et de Caltech utilisent les nanotrous désordonnés du papillon noir pour améliorer les performances des cellules solaires. Crédit :Radwanul Hasan Siddique, KIT/Caltech
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