Dans une récente avancée dans l'énergie solaire, les chercheurs ont découvert un moyen d'exploiter le soleil non seulement comme source d'énergie, mais aussi de produire directement les matériaux d'énergie solaire qui rendent cela possible.

Cette percée des ingénieurs chimistes de l'Oregon State University pourrait bientôt réduire le coût de l'énergie solaire, accélérer les processus de production, utiliser des matériaux respectueux de l'environnement, et faire du soleil presque un "guichet unique" qui produit à la fois les matériaux pour les appareils solaires et l'énergie éternelle pour les alimenter.

Les résultats viennent d'être publiés dans Avances RSC , un journal de la Royal Society of Chemistry, dans des travaux soutenus par la National Science Foundation.

"Cette approche devrait fonctionner et est très soucieuse de l'environnement, " dit Chih-Hung Chang, professeur de génie chimique à l'Oregon State University, et auteur principal de l'étude.

« Plusieurs aspects de ce système devraient continuer à réduire le coût de l'énergie solaire, et lorsqu'il est largement utilisé, notre empreinte carbone, " Chang a dit. " Il pourrait produire des matériaux d'énergie solaire partout où il y a une ressource solaire adéquate, et dans ce processus de fabrication chimique, il n'y aurait aucun impact énergétique."

Le travail repose sur l'utilisation d'un microréacteur à « flux continu » pour produire des encres à nanoparticules qui fabriquent des cellules solaires par impression. Les approches existantes basées principalement sur des opérations par lots sont plus longues et coûteuses.

Dans ce processus, la lumière solaire simulée est focalisée sur le microréacteur solaire pour le chauffer rapidement, tout en permettant un contrôle précis de la température pour favoriser la qualité du produit fini. La lumière dans ces expériences a été produite artificiellement, mais le processus pourrait être fait avec la lumière directe du soleil, et à une fraction du coût des approches actuelles.

"Notre système peut synthétiser des matériaux d'énergie solaire en quelques minutes par rapport à d'autres processus qui peuvent prendre 30 minutes à deux heures, " Chang a dit. " Ce gain de vitesse de fonctionnement peut réduire les coûts. "

Dans ces expériences, les matériaux solaires ont été fabriqués avec du diséléniure de cuivre et d'indium, mais pour réduire les coûts des matériaux, il pourrait également être possible d'utiliser un composé tel que le sulfure de cuivre zinc étain, dit Chang. Et pour faire du processus quelque chose qui puisse fonctionner 24 heures sur 24, la lumière du soleil pourrait initialement être utilisée pour créer des sels fondus qui pourraient ensuite être utilisés comme source d'énergie pour la fabrication. Cela pourrait fournir un contrôle plus précis de la température de traitement nécessaire pour créer les matériaux d'énergie solaire.

À base de chalcogénure de pointe, les cellules solaires à couche mince ont déjà atteint une efficacité de conversion de l'énergie solaire assez élevée d'environ 20 pour cent en laboratoire, les chercheurs ont dit, tout en coûtant moins cher que la technologie silicium. D'autres améliorations de l'efficacité devraient être possibles, ils ont dit.

Un autre avantage de ces approches à couche mince de l'énergie solaire est que les couches absorbant le soleil sont, En réalité, très fin - environ 1-2 microns, au lieu des 50-100 microns des cellules de silicium plus conventionnelles. Cela pourrait faciliter l'incorporation de l'énergie solaire dans les structures, en enduisant des films minces sur les fenêtres, bardeaux de toiture ou autres possibilités.