La mise en œuvre de l’énergie solaire continue de se renforcer à l’international, mais surtout en Espagne. En fait, Notre pays se classe au premier rang mondial en pourcentage d’énergie solaire dans la fourniture d’électricité, avec plus de 19 %. Et la recherche avance en parallèle, avec des inventions comme celle qui booste les performances des panneaux solaires sans changer l’installation ou des panneaux solaires pas chers et durables avec lesquels vous pouvez économiser 20% sur votre facture d’électricité.
Cependant, de nombreux problèmes peuvent encore être améliorés, allant de l’augmentation de l’efficacité des panneaux et de leur fabrication avec des matériaux non polluants à la facilitation du stockage d’énergie qui, par nature, est intermittent. Maintenant, une collaboration entre l’Université de Cordoue et le prestigieux Institut Max Planck for Solid State Research (Stuttgart, Allemagne) a l’intention de résoudre plusieurs de ces problèmes avec une nouvelle proposition.
Il s’agit de un verre semi-transparent qui peut effectuer les deux processus, générer et stocker l’énergie solaire, et qui est constitué d’un matériau abondant, non toxique et facile à synthétiser composé de nitrure de carbone 2D (appelé K-PHI), qui est extrait de l’urée. Il travail de recherchepublié dans la revue Advanced Energy Materials, a la participation de premier plan de l’Espagnol Alberto Jiménez-Solano, du Département de Physique de l’Université de Córdoba.
La solution ultime
L’un des plus gros problèmes de la technologie sur laquelle reposent les panneaux solaires conventionnels est qu’ils ne génèrent de l’électricité que lorsque le soleil brille. Ainsi, aussi bien la nuit que les jours nuageux, la production s’effondre, malgré quelques progrès à cet égard. En revanche, lorsque les périodes ensoleillées se prolongent, l’excès d’énergie est perdu en raison du manque de systèmes de stockage adéquats permettant d’utiliser le surplus ultérieurement.
Bien que des alternatives domestiques existent déjà sur le marché, telles que les batteries Tesla ou les batteries EcoFlow, Il manque des solutions pour faciliter ce stockage à grande échelle. Ce serait le meilleur moyen de réduire la dépendance aux terres rares comme le lithium, à la base des batteries conventionnelles, qui ont un énorme impact environnemental en raison de leur extraction complexe et des difficultés de recyclage. Ainsi, l’objectif de nombreux chercheurs du monde entier est de créer des batteries solaires qui combinent la fonction de plaques et de stockage d’énergie dans un même appareil.
Le physicien Alberto Jimenez-Solano Université de Cordoue Omicrono
Alberto Jiménez-Solano, physicien expert en nanophotonique et dans la recherche de nouveaux matériaux, indique dans des déclarations recueillies par Europa Press comment le projet a commencé. « Dans le groupe du professeur Bettina V. Lotsch, de l’Institut Max Planck, ils avaient réussi à synthétiser un matériau capable d’absorber la lumière et de stocker cette énergie pour l’utiliser plus tard à la demande, et il nous est venu à l’esprit de l’utiliser pour créer un batterie solaire. »
Le processus complexe a commencé déposer une fine couche de nitrure de carbone de potassium 2D pour créer une structure stable et fabriquer à partir de celui-ci un dispositif photovoltaïque. Normalement, ce matériau se trouve sous forme de poudre ou de suspensions aqueuses de nanoparticules, les travaux des chercheurs ont donc consisté à développer des procédés pour le synthétiser le plus facilement et le plus rapidement possible.
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C’était la première étape vers la fabrication de la batterie solaire. Au combiner simulations optiques et expériences photoélectrochimiques, les chercheurs ont pu découvrir les possibilités offertes par ce nouveau dispositif tant pour capter la lumière solaire que pour stocker de l’énergie. Il se compose, selon Jiménez-Solano, d' »un verre hautement transparent, qui présente un revêtement conducteur transparent (pour permettre le transport de charge), et une série de couches de matériaux semi-transparents (avec différentes fonctions), et un autre verre conducteur qui ferme le circuit ».
Un « sandwich » solaire
Ainsi, les différentes couches d’épaisseurs imperceptibles à l’œil humain, comme si elles étaient les ingrédients d’un sandwich, apportent tout le nécessaire pour maximiser ses capacités. Son la configuration semi-transparente permet à l’appareil d’absorber la lumière des deux côtéscomme les panneaux bifaciaux, ce qui le rend encore plus polyvalent et améliore sa production d’énergie.
Panneaux solaires installés sur un toit Ismael Marinero Omicrono
Grâce à des expériences menées en laboratoire, les scientifiques ont découvert que des couches actives plus fines ont obtenu de meilleurs résultats de production d’énergie, mais offrait moins de capacité de stockage. En combinant différentes épaisseurs, la batterie solaire permet à la fois des courants importants et ponctuels ainsi que des courants plus faibles, tels que ceux requis par un téléphone portable, qui pourraient être maintenus plus longtemps.
« Nous démontrons comment la puissance de sortie augmente le plus significativement pour les petits courants de décharge électrique qui se situent dans la plage du courant de photocharge généré par l’éclairage », écrivent les chercheurs dans leur article. Cela nous amène à conclure que de petites augmentations de l’intensité lumineuse peuvent entraîner de fortes augmentations des performances« .
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De plus, les résultats obtenus au cours du procédé sont transférables à d’autres concepts de batteries solaires, comme les photocondensateurs ou les batteries solaires à flux redox. Mais ce sur quoi ils insistent le plus, c’est que le matériau nécessaire à la fabrication de cet appareil potentiellement révolutionnaire est sûr, abondant, écologiquement durable et facile à synthétiserpuisqu’il est obtenu à partir d’urée.
Comme l’urée est le principal produit final du métabolisme des protéines chez les mammifères, y compris les humains, se trouve en plus grande proportion dans l’urine, la sueur et les matières fécales. Ainsi, ces scientifiques, emmenés par le physicien espagnol Alberto Jiménez-Solano, proposent un premier pas décisif vers une alternative peu coûteuse et efficace aux panneaux solaires conventionnels.
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