Des chercheurs de la KTU développent des cellules solaires intérieures avancées pour optimiser l’utilisation de l’énergie lumineuse
par Robert Schreiber
Berlin, Allemagne (SPX) 29 juillet 2024
Des scientifiques de l’Université de technologie de Kaunas (KTU) en Lituanie ont créé de nouveaux matériaux qui améliorent considérablement l’efficacité des cellules solaires pour les functions intérieures. Ces cellules photovoltaïques, qui peuvent être intégrées dans divers appareils électroniques, produisent de l’électricité même dans des environnements à faible luminosité.
La consommation croissante de pétrole et de gaz a entraîné une augmentation des températures atmosphériques, contribuant ainsi au changement climatique mondial, désormais qualifié de crise climatique. Pour résoudre ce problème, les sources d’énergie renouvelables et respectueuses de l’environnement comme l’énergie éolienne, hydraulique et solaire sont prioritaires.
« L’énergie éolienne et hydraulique est limitée par des coûts élevés et une dépendance géographique, alors que l’énergie solaire est versatile, efficace et relativement peu coûteuse. Cependant, l’énergie provenant des sources lumineuses intérieures et de la lumière naturelle pénétrant par les fenêtres est perdue chaque jour », explique Juozas Vidas Grazulevicius, professeur à la faculté de technologie chimique de la KTU et responsable du groupe de recherche Chimie des matériaux.
Selon le professeur Grazulevicius, le photovoltaïque intérieur peut résoudre ce problème en générant de l’électricité même dans des circumstances de faible intensité lumineuse.
Un marché en pleine croissance pour les cellules solaires intérieures efficaces
« Les cellules photovoltaïques à base de pérovskite destinées à une utilisation en intérieur peuvent être intégrées dans des téléphones portables, des lampes de poche et d’autres appareils électroniques ; elles peuvent générer de l’électricité sous une lumière artificielle. Grâce aux applied sciences de l’Web des objets (IoT), cette électricité peut être utilisée pour réguler efficacement le fonctionnement des appareils et optimiser la consommation d’énergie », explique le Dr Asta Dabuliene, chercheuse principale au sein du groupe de recherche Chimie des matériaux de la KTU.
Le développement rapide des applied sciences IoT a considérablement élargi le marché des cellules photovoltaïques d’intérieur. Des cellules photovoltaïques d’intérieur performantes, économiques et polyvalentes sont essentielles pour répondre à cette demande.
Le Dr Dabuliene a synthétisé une série de nouveaux dérivés de thiazol(5,4-d)thiazole transporteurs de trous efficaces pour les cellules photovoltaïques à pérovskite d’intérieur. Ces couches transportent sélectivement les trous (porteurs de cost positifs) tout en bloquant les électrons (porteurs de cost négatifs), réduisant ainsi les pertes par recombinaison et améliorant l’efficacité globale de la cellule solaire.
« Un semi-conducteur de transport de trous idéal pour ces functions posséderait une mobilité de trou élevée et un bon alignement du niveau d’énergie avec ceux des couches adjacentes », explique le Dr Dabuliene.
Un dérivé de thiazol(5,4-d)thiazole contenant un fragment donneur de triphénylamine, synthétisé par le Dr Dabuliene, a été utilisé par des chercheurs de l’Université de technologie Ming Chi à Taiwan pour développer des cellules solaires à pérovskite destinées à une utilisation en intérieur. Le semi-conducteur organique développé par KTU a permis aux cellules d’atteindre une efficacité de conversion de puissance de 37,0 % sous un éclairage LED de 3 000 Okay (1 000 lx). Les études ont mis en évidence le grand potentiel des dérivés de thiazol(5,4-d)thiazole pour améliorer l’efficacité des cellules solaires à pérovskite.
La collaboration internationale stimule l’innovation
L’innovation dans le domaine des cellules solaires d’intérieur est le résultat des efforts collaboratifs d’une équipe internationale de scientifiques. Le groupe de recherche en chimie des matériaux de la KTU a développé et synthétisé des semi-conducteurs organiques qui transportent efficacement des prices positives et a étudié leurs propriétés. Des études théoriques sur les nouveaux composés ont été menées par des scientifiques de l’Université des sciences et applied sciences du roi Abdallah (Arabie saoudite). Des chercheurs de l’Université de technologie Ming Chi à Taiwan ont construit et caractérisé les cellules solaires à pérovskite pour une utilisation en intérieur.
Le professeur Grazulevicius a souligné les avantages de la collaboration internationale : « Cette année, les chercheurs du groupe de recherche Chimie des matériaux ont remporté quatre projets du programme européen Horizon. De plus, nous avons reçu des invites de collègues du Royaume-Uni et d’Allemagne pour collaborer à la préparation d’une nouvelle proposition de projet. »
Il a également souligné que le groupe de recherche sur la chimie des matériaux de la KTU comprend des chercheurs de divers pays tels que la Lituanie, l’Ukraine, l’Inde, le Pakistan, l’Arménie, l’Égypte et le Nigéria. Il estime que travailler au sein d’une équipe internationale apporte des views variées et des options innovantes, même si cela nécessite de surmonter les défis de communication, culturels et organisationnels pour atteindre des objectifs communs.
« Des cultures et des expériences différentes contribuent à générer de nouvelles idées et des options innovantes, et chaque membre de l’équipe apporte des connaissances et des compétences uniques qui enrichissent l’ensemble des compétences. Travailler avec des personnes qui parlent des langues différentes nous permet d’améliorer la communication internationale et de promouvoir les compétences linguistiques, tandis que des cultures de travail différentes favorisent une plus grande flexibilité et une plus grande adaptabilité à différentes conditions », explique le professeur Grazulevicius.
Rapport de recherche :Amélioration de l’efficacité des cellules solaires à pérovskite avec des couches sélectives de trous de dérivés de thiazolo(5,4-d)thiazole conçus de manière rationnelle
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Université de technologie de Kaunas
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