Ces dernières années, les chercheurs ont travaillé au développement de technologies solaires plus efficaces et de conceptions de batteries respectueuses de l'environnement. Les cellules solaires, des dispositifs capables de stocker l'énergie collectée par les cellules solaires ou les systèmes photovoltaïques (PV), font partie des alternatives énergétiques de plus en plus durables.
La conception durable des cellules solaires intégrées a été développée par le Prof. Il a été récemment introduit par une équipe de recherche dirigée par Bettina Lotsch. Il est basé sur des minéraux naturellement abondants sur Terre. Comme décrit dans un rapport publié dans Energy & Environmental Science, leur concept est basé sur une photoanode bifonctionnelle en nitrure de carbone (K-PHI) qui peut à la fois absorber la lumière et stocker la charge électrique.
Recherche sur les cellules solaires
Selon Andreas Gouder, l'un des auteurs de l'étude, « le domaine de la recherche sur les cellules solaires est encore jeune et, par conséquent, très diversifié en termes de concepts et d'idées avec différents niveaux d'intégration ». L'intégration signifie combiner deux fonctions dans un seul appareil. Cela peut être accompli de diverses manières, telles que l'utilisation d'un matériau d'électrode bifonctionnel comme cela est fait ici, ou l'incorporation d'une électrode photoactive dans une batterie. Cependant, l'intégration peut également avoir un impact sur le transfert de charge.
Chargement des cellules solaires
Essentiellement, l'un des porteurs de charge photogénérés doit être déplacé de l'électrode photoactive vers une autre "contre-électrode" lors du chargement des batteries avec de la lumière. Ce processus se déroule via un fil externe dans la plupart des cellules solaires produites à ce jour, qui sont basées sur des électrodes solides.
prof. L'objectif de Lotsch, Gouder et leurs partenaires était de développer un système de batterie où ce processus se déroule en interne. Pour y parvenir, ils ont inclus dans leur batterie un séparateur polyvalent qui sépare les deux électrodes.
En plus d'utiliser pour la première fois des nitrures de carbone polymères 2D bifonctionnels, peu coûteux et abondants dans le sol (c. appareil utilisant ce nouveau mécanisme plus intégré. Il s'est dit motivé. Notre équipe a d'abord étudié l'utilité du K-PHI comme anode de cellule solaire en 2018 et a ensuite déposé un brevet à ce sujet en 2019.
La batterie des chercheurs se compose de deux électrodes (anode et cathode) avec un séparateur entre elles. Fabriquée en K-PHI, l'anode est responsable de l'absorption de la lumière. Les trous photogénérés sont transportés vers la cathode en polymère conducteur organique, tandis que les électrons photogénérés sont stockés directement dans le K-PHI.
Selon Gouder, cela est accompli avec un fil externe dans "presque tous les autres dispositifs de cellules solaires intérieures comparables". « Dans ce cas, une couche de transport de trous réalise le mécanisme de transfert interne, discriminant et corrigé. Bien que cet appareil puisse théoriquement être utilisé comme cellule solaire ou batterie standard, une variété de modes assistés par la lumière deviennent disponibles, que nous avons tous étudiés en profondeur dans le cadre de cette étude.
Dr. Lotsch, Gouder et leurs collègues ont évalué les performances des cellules solaires à travers une série de tests et ont constaté que cela montrait des résultats extrêmement prometteurs. Le processus de charge d'une cellule solaire ou les processus de charge et de décharge peuvent être soutenus par la lumière du soleil. Les scientifiques ont découvert que lorsque leur méthode était utilisée à la fois pour la charge et la décharge, l'énergie récupérée augmentait de manière significative de 94,1 % par rapport au moment où la batterie fonctionnait dans l'obscurité comme des batteries typiques.
L'architecture intégrée des cellules solaires de cette équipe pourrait motiver d'autres groupes à développer des batteries durables utilisant des séparateurs similaires ou des photoanodes en nitrure de carbone. Pendant ce temps, les chercheurs veulent faire progresser l'efficacité énergétique de leur technologie et encourager la commercialisation.
Gouder a poursuivi: «Bien que l'efficacité de la photocharge soit équivalente à celle de dispositifs de cellules solaires similaires à base de photoanodes, elle est en retard par rapport aux systèmes à deux dispositifs plus traditionnels composés d'une cellule solaire et d'une batterie. Pour concurrencer les cellules solaires à la pointe de la technologie, son installation dans un parc solaire traditionnel nécessite une mise à niveau spécifique du photocourant. La nature translucide de l'appareil pourrait lui permettre d'être utilisé là où les cellules solaires conventionnelles ne peuvent pas être utilisées, entre autres domaines d'application imaginables. (par exemple les fenêtres). De plus, comme le stockage de charge a lieu directement sur l'appareil, celui-ci fonctionne de manière très décentralisée et ne nécessite pas d'infrastructure de stockage de charge comme dans différents micro-appareils.
Source : techxplore
Günceleme: 29/03/2023 18:44