Des cellules solaires 3D à base de fibres optiques

"Grâce à cette technologie, nous pourrons concevoir des systèmes photovoltaïques pliables, cachés et mobiles", explique Zhong Lin Wang, professeur à l’École de Georgia Tech. "La fibre optique pourrait mener la lumière du soleil dans les murs d’un bâtiment, là où les nanostructures pourraient la convertir en électricité. Il s’agit véritablement d’une cellule solaire en trois dimensions."

Les cellules solaires à colorant utilisent un système photochimique pour produire de l’électricité. Elles sont relativement peu coûteuses à fabriquer, souples et mécaniquement robustes, mais en contrepartie le taux de conversion est bien plus faible que celui des cellules à base de silicium.

La lumière du soleil entre dans la fibre optique et passe à travers des nanofils, où ils interagissent avec les pigments photosensibles pour produire un courant électrique. Un électrolyte liquide circulant entre les nanofils recueille les charges électriques. Le résultat est un système hybride optique (nanofil / fibre) capable d’être jusqu’à six fois plus efficaces à surface égale par rappot aux cellules à base d’oxyde de zinc.

Plus il y a d’interactions entre la lumière et les nanostructures enduites de pigments photosensibles et plus l’efficacité augmente. Le professeur Wang et son équipe ont déjà atteint un rendement de 3,3 % et ils espèrent atteindre 7 à 8 % en travaillant sur une surface plus grande.

Le professeur estime que ces cellules solaires à base de fibres optiques pourraient éliminer les problèmes esthétiques généralement rencontrés avec les panneaux photovoltaïques actuels. Cette technologie permettrait aussi aux architectes et designers d’inclure les cellules dans les murs des bâtiments, véhicules et même équipements militaires.

"C’est une autre façon de recueillir l’énergie du soleil", a indiqué Wang. Et d’ajouter, "pour satisfaire nos besoins énergétiques nous avons besoin de toutes les approches possibles".

Les détails de cette découverte ont été publiés dans la revue "Angewandte Chemie International" en date du 22 octobre. Ce projet a été parrainé par le DARPA ("Agence pour les projets de recherche avancée de défense"), le KAUST et la NSF (National Science Foundation).