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UCR développe un nouveau revêtement de panneau solaire pour une efficacité améliorée

UCR développe un nouveau revêtement de panneau solaire pour une efficacité améliorée


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Bien que le soleil émette plus de 50% de sa lumière sous forme de lumière «proche infrarouge», les cellules solaires ne peuvent absorber que la lumière visible, ce qui signifie que les panneaux solaires n’atteignent réellement qu’environ 20% d’efficacité. Cependant, une équipe de chimistes de l’Université de Californie à Riverside a maintenant trouvé un moyen d’augmenter l’efficacité des panneaux solaires en combinant des nanocristaux semi-conducteurs inorganiques avec des molécules organiques, réussissant ainsi à «convertir» les photons dans les régions visible et proche infrarouge du spectre solaire. L'idée derrière la recherche est que l'énergie solaire pourrait être encore moins chère si la quantité de terrain nécessaire pour déployer des panneaux solaires, ainsi que les coûts de main-d'œuvre impliqués dans la construction, peuvent être réduits.

«La région infrarouge du spectre solaire traverse les matériaux photovoltaïques qui composent les cellules solaires d’aujourd’hui», a déclaré le professeur de chimie Christopher Bardeen qui a mené le projet en collaboration avec le professeur assistant de chimie Ming Lee Tang. «C'est de l'énergie perdue, quelle que soit la qualité de votre cellule solaire. Le matériau hybride que nous avons mis au point capture d'abord deux photons infrarouges qui passeraient normalement à travers une cellule solaire sans être convertis en électricité, puis ajoute leurs énergies pour former un photon d'énergie plus élevée. Ce photon converti est facilement absorbé par les cellules photovoltaïques, générant de l'électricité à partir de la lumière qui serait normalement gaspillée.

Panneaux solaires avec arc en ciel [Source de l'image: Steve Jurvetson, Flickr]

Le professeur Bardeen a ajouté que les matériaux «remodèlent essentiellement le spectre solaire» afin qu’il corresponde plus étroitement aux matériaux photovoltaïques utilisés dans les cellules solaires. L'utilisation de la partie infrarouge du spectre solaire pourrait augmenter l'efficacité solaire photovoltaïque de 30% ou plus. Bardeen et Tang ont utilisé des nanocristaux semi-conducteurs de séléniure de cadmium et de séléniure de plomb et des composés organiques diphénylanthracène et rubrène. Les deux scientifiques ont découvert que les nanocristaux de séléniure de cadmium pouvaient convertir les longueurs d'onde visibles en photons ultraviolets, tandis que les nanocristaux de séléniure de plomb pouvaient convertir les photons proches infrafred en photons visibles.

Le matériau hybride résultant a été soumis à une lumière infrarouge de 980 nanomètres qui a ensuite généré une lumière fluorescente orange / jaune de 550 nanomètres convertie à la hausse, doublant presque l'énergie des photons entrants. Le revêtement des nanocristaux de séléniure de cadmium avec des ligands organiques a permis à Bardeen et Tang de stimuler le processus jusqu'à trois ordres de grandeur, permettant ainsi une voie vers des rendements plus élevés.

Selon Bardeen, la lumière de 550 nanomètres peut être absorbée par n'importe quel matériau de cellule solaire, la clé étant le matériau composite hybride.

«Les composés organiques ne peuvent pas absorber dans l'infrarouge mais sont bons pour combiner deux photons d'énergie inférieure à un photon d'énergie plus élevée», a-t-il déclaré. «En utilisant un matériau hybride, le composant inorganique absorbe deux photons et transmet leur énergie au composant organique pour une combinaison. Les composés organiques produisent alors un photon de haute énergie. En termes simples, les substances inorganiques du matériau composite prennent la lumière; les matières organiques s'éteignent. »

Le projet se prête également à d'autres applications potentielles, notamment l'imagerie biologique, le stockage de données et les diodes électroluminescentes organiques. Bardeen déclare que la capacité de déplacer la lumière d'une longueur d'onde à une autre région, plus utile, peut avoir un impact sur toute technologie qui implique des photons comme entrées ou sorties.

L'étude a été publiée dans Nano Lettres et a été financé par des subventions de la National Science Foundation et de l'armée américaine.


Voir la vidéo: La plus grosse installation de panneaux solaires pour la VanLife (Décembre 2022).