David Carroll, professeur de physique à l’Université Wake Forest en Caroline du Nord aux USA, a mis au point avec son équipe un prototype de cellules solaires intégrant des fibres optiques.
Les meilleures cellules solaires organiques atteignent actuellement près de 8 % d’efficacité. Même si des efforts importants sont en cours pour développer des colorants organiques qui augmenteraient l’efficacité de ces cellules au-dessus de 10 %, David Carroll affirme que "cela ne suffira pas pour rattraper le rendement des cellules en silicium".
"La réponse ne réside pas dans la chimie – elle réside dans l’architecture de la cellule elle-même", indique t-il. Le coût du dollars par watt pour la fabrication de cellules organiques en relief à base de fibres devrait être sensiblement le même que celui des cellules organiques classiques.
Ces fibres qui se comportent comme des tuyaux "lumineux" sont entourées de fines cellules solaires organiques et d’un colorant absorbant ou d’un polymère projeté sur la surface. Avec ce nouveau dispositif, la lumière est en mesure d’entrer à l’extrémité d’une fibre sous n’importe quel angle. Les photons rebondissent à l’intérieur de la fibre jusqu’à ce qu’ils soient absorbés par la cellule organique.
Les chercheurs ont testé une cellule solaire en fibre de verre dans des conditions de laboratoire et ont constaté que la fibre renforce de moitié l’absorption de la lumière !
Le professeur Carroll affirme que ses cellules solaires peuvent produire deux fois plus de watts-heure au cours d’une journée par rapport à des surfaces planes, car elles peuvent recevoir de la lumière sous différents angles. "C’est la même chose que de prendre un dispositif à plat et de le pointer directement vers le soleil toute la journée" ajoute t’il.
c’est ce que nous a montré il y a peu un prototype de celules solaires à fibres de silicium. meilleur rendement et diminution des quantités de silicium nécessaire.
Ces idées ne sont pas très nouvelles, et elle ont été largement étudiées il y a plus de trente ans (voir la littérature sur les concentrateurs solaires luminescents au début des années 80). L’idée d’utiliser un colorant luminescent pour piéger et réémettre la lumière en association des quide d’onde est a priori séduisante mais les elle pose d’énorme problèmes techniques liés en particulier à la stabilité des colorants. (un problème de chimie ?) Quant à dire que la solution au problème des cellules solaires organiques ne réside pas dans la chimie, c’est une aimable plaisanterie. Les progrès décisifs accomplis au cours des 5 dernières années sont le produit direct du travail des chimistes, et les problèmes à résoudre, qu’il s’agisse des performances et de la durée de vie des cellules organiques relèvent essentiellement de la mise au point de nouveaux matériaux actifs. Que cela plaise ou non le matériau actif est le coeur de problème. D’ailleurs le succès des cellules au silicium est avant tout lié au propriétés de ce matériau et non à l’architecture des cellules ?
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