L’efficacité énergétique des produits de consommation et des bâtiments peut être améliorée grâce à l’utilisation de dispositifs et de capteurs intelligents interconnectés. Ces derniers, développés dans le cadre du concept de l’Internet des Objets, nécessitent des sources d’énergie aussi compactes que possible pour fonctionner de manière autonome.
Une équipe de scientifiques de l’Université de Fribourg a développé une solution innovante : une photo-batterie monolithiquement intégrée.
Les chercheurs du Cluster d’Excellence Living, Adaptive, and Energy-Autonomous Materials Systems (livMatS) de l’Université de Fribourg ont mis au point une photo-batterie monolithiquement intégrée. Cette dernière est composée d’une batterie à base de polymère organique et d’une cellule solaire organique multi-jonctions.
Présentée par Rodrigo Delgado Andrés et le Dr. Uli Würfel de l’Université de Fribourg, ainsi que Robin Wessling et le Prof. Dr. Birgit Esser de l’Université d’Ulm, cette batterie est la première de son genre à atteindre un potentiel de décharge de 3,6 volts. Elle est donc parmi les premiers systèmes capables d’alimenter des dispositifs miniatures. Les résultats de cette recherche ont été publiés dans la revue Energy & Environmental Science.
Combinaison cellule solaire multi-jonctions et batterie à double-ion
Les chercheurs ont développé une méthode évolutive pour la photo-batterie, leur permettant de fabriquer des cellules solaires organiques à partir de cinq couches actives.
« Le système atteint des tensions relativement élevées de 4,2 volts avec cette cellule solaire », explique Robin Wessling. L’équipe a combiné cette cellule solaire multi-jonctions avec une batterie à double-ion, capable d’être chargée à des courants élevés, contrairement aux cathodes des batteries lithium conventionnelles.
Avec une maîtrise précise de l’intensité de l’éclairage et des taux de décharge, une photo-batterie construite de cette manière est capable de se charger rapidement en moins de 15 minutes à des capacités de décharge allant jusqu’à 22 milliampères-heures par gramme (mAh g-1).
En combinaison avec le potentiel de décharge moyen de 3,6 volts, les dispositifs peuvent fournir une densité d’énergie de 69 milliwatts-heures par gramme (mWh g-1) et une densité de puissance de 95 milliwatts par gramme (mW g-1).
En synthèse
La photo-batterie monolithiquement intégrée est une innovation majeure dans le domaine de l’énergie. Elle ouvre la voie à des recherches plus approfondies et à de nouvelles avancées dans le domaine des photo-batteries organiques. Grâce à sa capacité à alimenter des dispositifs miniatures, elle pourrait jouer un rôle clé dans l’amélioration de l’efficacité énergétique des produits de consommation et des bâtiments, en accord avec le concept de l’Internet des Objets.
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Pour une meilleure compréhension
Qu’est-ce qu’une photo-batterie monolithiquement intégrée ?
Il s’agit d’une batterie qui intègre simultanément la génération, la conversion et le stockage de l’énergie en un seul système. Elle est composée d’une batterie à base de polymère organique et d’une cellule solaire organique multi-jonctions.
Qui a développé cette technologie ?
Cette technologie a été développée par une équipe de scientifiques du Cluster d’Excellence Living, Adaptive, and Energy-Autonomous Materials Systems (livMatS) de l’Université de Fribourg.
Quel est le potentiel de décharge de cette photo-batterie ?
La photo-batterie a un potentiel de décharge de 3,6 volts, ce qui la rend capable d’alimenter des dispositifs miniatures.
Quelle est la capacité de charge de cette photo-batterie ?
La photo-batterie est capable de se charger rapidement en moins de 15 minutes à des capacités de décharge allant jusqu’à 22 milliampères-heures par gramme (mAh g-1).
Quelle est la densité d’énergie et de puissance de cette photo-batterie ?
Les dispositifs peuvent fournir une densité d’énergie de 69 milliwatts-heures par gramme (mWh g-1) et une densité de puissance de 95 milliwatts par gramme (mW g-1).
Article : « Organic photo-battery with high operating voltage using a multi-junction organic solar cell and an organic redox-polymer-based battery » – pubs.rsc.org/en/Content/ArticleLanding/2023/EE/D3EE01822A
Légende illustration principale : La photopile intégrée de manière monolithique et composée de matériaux organiques atteint un potentiel de décharge de 3,6 volts. Photo : Robin Wessling
