(Phys.org) — Les cellules solaires textiles sont une source d'alimentation idéale pour les petits appareils électroniques intégrés aux vêtements. Dans la revue Angewandte Chemie , Les scientifiques chinois ont maintenant introduit de nouvelles cellules solaires sous forme de fibres pouvant être tissées dans un textile. Le souple, les cellules coaxiales sont à base de pérovskite et de nanotubes de carbone; ils se distinguent par leur excellent rendement de conversion énergétique de 3,3 % et leur faible coût de production.
Le dilemme des cellules solaires :elles sont soit peu coûteuses et inefficaces, ou ils ont une efficacité raisonnable et sont très chers. Une solution peut venir des cellules solaires en matériaux pérovskites, qui sont moins chers que le silicium et ne nécessitent aucun additif coûteux. Les pérovskites sont des matériaux avec une structure cristalline spéciale qui ressemble à celle de la pérovskite, un titanate de calcium. Ces structures sont souvent des semi-conducteurs et absorbent la lumière de manière relativement efficace. Plus important encore, ils peuvent déplacer des électrons excités par la lumière sur de longues distances à l'intérieur du réseau cristallin avant qu'ils ne reviennent à leur état énergétique fondamental et prennent une position solide - une propriété très importante dans les cellules solaires.
Une équipe dirigée par Hisheng Peng de l'Université Fudan à Shanghai a maintenant développé des cellules solaires à pérovskite sous forme de fibres flexibles pouvant être tissées dans des textiles électroniques. Leur processus de production est relativement simple et peu coûteux car il utilise un processus basé sur des solutions pour constituer les couches.
L'anode est un fil fin en acier inoxydable recouvert d'une couche compacte de dioxyde de titane n-semiconducteur. Une couche de dioxyde de titane nanocristallin poreux est déposée par-dessus. Cela fournit une grande surface pour le dépôt ultérieur du matériau pérovskite CH3NH3PbI3. Ceci est suivi d'une couche faite d'un matériau organique spécial. Enfin, une couche transparente de nanotubes de carbone alignés est enroulée en continu sur l'ensemble pour servir de cathode. La fibre résultante est si fine et flexible qu'elle peut être tissée en textiles.
La couche de pérovskite absorbe la lumière, qui excite les électrons et les libère, provoquant une séparation de charge entre les électrons et les "trous" formellement chargés positivement. Les électrons pénètrent dans la bande conductrice de la couche compacte de dioxyde de titane et se déplacent vers l'anode. Les "trous" sont captés par la couche organique. La grande surface et la conductivité électrique élevée de la cathode en nanotubes de carbone contribuent à la conduction rapide des charges avec des courants photoélectriques élevés. La cellule solaire à fibre peut atteindre un rendement de conversion énergétique de 3,3 %, dépassant celui de toutes les précédentes cellules solaires à fibre coaxiale fabriquées avec des colorants ou des polymères.
