Un processus combinant des matériaux relativement bon marché et le même antigel qui empêche un radiateur automobile de geler par temps froid peut être la clé pour fabriquer des cellules solaires moins chères et éviter les composés toxiques, tout en développant davantage l'utilisation de l'énergie solaire.

Et une fois perfectionné, cette approche pourrait également cuire les cellules solaires dans un four à micro-ondes similaire à celui de la plupart des cuisines.

Des ingénieurs de l'Oregon State University ont déterminé que l'éthylène glycol, couramment utilisé dans les produits antigel, peut être un solvant à faible coût qui fonctionne bien dans un réacteur à « flux continu » – une approche pour fabriquer des cellules solaires à couche mince qui est facilement évolutive pour une production de masse à des niveaux industriels.

La recherche, vient de paraître dans Lettres matérielles , une revue professionnelle, a également conclu que cette approche fonctionnera avec CZTS, ou sulfure de cuivre zinc étain, un composé d'un grand intérêt pour les cellules solaires en raison de ses excellentes propriétés optiques et du fait que ces matériaux sont bon marché et respectueux de l'environnement.

"L'utilisation mondiale de l'énergie solaire peut être freinée si les matériaux que nous utilisons pour produire des cellules solaires sont trop chers ou nécessitent l'utilisation de produits chimiques toxiques dans la production, " a déclaré Greg Herman, professeur agrégé à l'OSU School of Chemical, Génie biologique et environnemental. « Nous avons besoin de technologies qui utilisent abondamment, matériaux bon marché, de préférence ceux qui peuvent être extraits aux États-Unis. Ce processus offre cela. "

Par contre, de nombreuses cellules solaires sont aujourd'hui fabriquées avec des CIGS, ou le diséléniure de cuivre indium gallium. L'indium est relativement rare et coûteux, et principalement produit en Chine. L'année dernière, les prix de l'indium et du gallium utilisés dans les cellules solaires CIGS étaient environ 275 fois plus élevés que ceux du zinc utilisé dans les cellules CZTS.

La technologie développée à l'OSU utilise de l'éthylène glycol dans des réacteurs méso-fluidiques qui peuvent offrir un contrôle précis de la température, temps de réaction, et le transport de masse pour obtenir une meilleure qualité cristalline et une grande uniformité des nanoparticules qui composent la cellule solaire, autant de facteurs qui améliorent le contrôle qualité et les performances.

Cette approche est également plus rapide - de nombreuses entreprises utilisent encore la synthèse "en mode batch" pour produire des nanoparticules CIGS, un processus qui peut finalement prendre jusqu'à une journée complète, contre environ une demi-heure avec un réacteur à flux continu. La vitesse supplémentaire de tels réacteurs réduira encore les coûts finaux.

"Pour la production industrielle à grande échelle, tous ces facteurs – coût des matériaux, la vitesse, contrôle de la qualité - peut se traduire en argent, " a déclaré Herman. " L'approche que nous utilisons devrait fournir des cellules solaires de haute qualité à moindre coût. "

Les performances des cellules CZTS sont actuellement inférieures à celles des CIGS, les chercheurs disent, mais avec des recherches plus poussées sur l'utilisation de dopants et une optimisation supplémentaire, il devrait être possible de créer une efficacité de cellule solaire comparable.