Il s'agit d'une photographie d'une cellule solaire fabriquée à Georgia Tech sur des substrats de nanocellulose dérivés d'arbres. Crédit :Canek Fuentes-Hernandez, Georigia Tech
Les cellules solaires sont comme des feuilles, capter la lumière du soleil et la transformer en énergie. Il est normal qu'ils puissent maintenant être fabriqués en partie à partir d'arbres.
Des chercheurs du Georgia Institute of Technology et de l'Université Purdue ont mis au point des cellules solaires efficaces utilisant des substrats naturels dérivés de plantes telles que les arbres. Tout aussi important, en les fabriquant sur des substrats de nanocristaux de cellulose (CNC), les cellules solaires peuvent être rapidement recyclées dans l'eau à la fin de leur cycle de vie.
La technologie est publiée dans la revue Rapports scientifiques , la dernière revue en libre accès du Nature Publishing Group.
Les chercheurs rapportent que les cellules solaires organiques atteignent une efficacité de conversion de puissance de 2,7 pour cent, un chiffre sans précédent pour les cellules sur substrats issus de matières premières renouvelables. Les substrats CNC sur lesquels sont fabriquées les cellules solaires sont optiquement transparents, permettant à la lumière de les traverser avant d'être absorbée par une très fine couche d'un semi-conducteur organique. Au cours du processus de recyclage, les cellules solaires sont simplement immergées dans l'eau à température ambiante. En quelques minutes seulement, le substrat CNC se dissout et la cellule solaire peut être facilement séparée en ses principaux composants.
Georgia Tech a créé une cellule solaire recyclable sur des substrats de nanocellulose fabriqués à partir d'arbres. Des flacons contenant les différentes parties de la cellule après sa dissolution dans l'eau et le solvant organique sont également représentés. Crédit :Canek Fuentes-Hernandez, Géorgie Tech
Le professeur Bernard Kippelen du Georgia Tech College of Engineering a dirigé l'étude et affirme que le projet de son équipe ouvre la porte à un produit véritablement recyclable, technologie des cellules solaires durables et renouvelables.
« Le développement et les performances des substrats organiques dans la technologie solaire continuent de s'améliorer, fournir aux ingénieurs une bonne indication des applications futures, " dit Kippelen, qui est également le directeur du Center for Organic Photonics and Electronics (COPE) de Georgia Tech. "Mais les cellules solaires organiques doivent être recyclables. Sinon, nous résolvons simplement un problème, moins de dépendance aux énergies fossiles, en créant un autre, une technologie qui produit de l'énergie à partir de sources renouvelables mais qui n'est pas jetable à la fin de son cycle de vie."
À ce jour, les cellules solaires organiques sont généralement fabriquées sur du verre ou du plastique. Ni l'un ni l'autre n'est facilement recyclable, et les substrats à base de pétrole ne sont pas très écologiques. Par exemple, si des cellules fabriquées sur verre se brisaient lors de la fabrication ou de l'installation, les matériaux inutiles seraient difficiles à éliminer. Les supports papier sont meilleurs pour l'environnement, mais ont montré des performances limitées en raison de la rugosité ou de la porosité de surface élevée. Cependant, les nanomatériaux cellulosiques issus du bois sont verts, renouvelable et durable. Les substrats ont une faible rugosité de surface de seulement environ deux nanomètres.
« Nos prochaines étapes consisteront à améliorer l'efficacité de la conversion de puissance de plus de 10 %, des niveaux similaires aux cellules solaires fabriquées sur des substrats en verre ou à base de pétrole, " a déclaré Kippelen. Le groupe prévoit d'y parvenir en optimisant les propriétés optiques de l'électrode de la cellule solaire.
Le professeur agrégé de la Purdue School of Materials Engineering, Jeffrey Youngblood, a collaboré avec Kippelen sur la recherche.
Un brevet provisoire sur la technologie a été déposé auprès de l'Office des brevets des États-Unis.
L'utilisation de produits naturels pour créer des nanomatériaux cellulosiques a également un autre impact positif. L'industrie nationale des produits forestiers prévoit que des dizaines de millions de tonnes d'entre eux pourraient être produits une fois la production à grande échelle commencée, potentiellement au cours des cinq prochaines années.
La recherche est le dernier projet de COPE, qui étudie l'utilisation et le développement de l'électronique imprimée. L'année dernière, le centre a créé la toute première cellule solaire entièrement en plastique.
