Les biomolécules augmentent l’efficacité solaire de près de 20%

Les secrets de la nature continuent d’inspirer l’innovation technologique. Ainsi, en s’inspirant des membranes cellulaires qui protègent les cellules de tous les organismes vivants, des chercheurs ont élaboré une méthode novatrice pour la conception de dispositifs solaires, annonçant une nouvelle ère pour l’efficacité et la durabilité des technologies solaires.

Découvrez comment ces scientifiques du Penn State ont allié la biologie à l’énergie solaire pour redéfinir les standards de l’industrie.

Une fusion entre cellules solaires et biomolécules

En s’inspirant des membranes cellulaires, barrières protectrices présentes autour des cellules de tous les organismes vivants, ces chercheurs ont élaboré une technique économique pour concevoir des dispositifs solaires bio-inspirés.

Le matériau solaire perovskite, reconnu pour sa structure cristalline unique efficace pour l’absorption de la lumière visible, a été combiné avec une version synthétisée de biomolécules lipidiques. Ces biomolécules, similaires au cholestérol et produites par nos corps, ont formé une couche similaire à une membrane autour du perovskite, renforçant ainsi sa stabilité et son efficacité.

Cette alliance pourrait profondément influencer la conception des cellules solaires perovskite à l’avenir.

« Les molécules lipidiques sont naturellement très résistantes à l’humidité et ne peuvent se dissoudre dans l’eau, » a déclaré Yuchen Hou, principalement impliqué dans cette recherche. « Nous prenons une molécule qui a évolué pendant des millions d’années dans la nature avec des fonctions spécifiques, et nous voyons si le matériau peut avoir la même fonction dans notre dispositif artificiel. »

Par ailleurs, Luyao Zheng, co-auteur de l’étude, a souligné: « Dans ce travail, nous essayons de résoudre deux problèmes majeurs dans le domaine des cellules solaires perovskite – l’efficacité et la stabilité.

Selon M. Hou, les pérovskites sont une technologie prometteuse pour les cellules solaires car elles dépassent l’efficacité du silicium traditionnel. Mais le matériau se dégrade rapidement lorsqu’il est exposé à l’humidité – comme l’humidité de l’air – et les tentatives antérieures de création de couches protectrices ont entraîné un sacrifice de l’efficacité et une augmentation des coûts, ont déclaré les scientifiques.

Des performances prometteuses en conditions réelles

Les dispositifs solaires, testés en Pennsylvanie pendant plusieurs mois, ont montré une efficacité constante de plus de 19% en conditions météorologiques variées. Cette performance se rapproche de celle des cellules solaires commerciales en silicium, souvent entre 15% et 20%, mais avec un processus de fabrication plus simple et moins coûteux.

Cette méthode pourrait donc constituer une option sérieuse pour la commercialisation, notamment car l’ajout de biomatériaux n’augmenterait pas significativement les coûts de fabrication.

En synthèse

Cette recherche marque un tournant dans la fusion de la technologie solaire avec la biologie. En tirant inspiration de la nature, elle offre une avenue prometteuse pour le développement de dispositifs solaires plus performants, durables et économiques. La prochaine étape pour ces chercheurs ? Explorer d’autres biomolécules aux propriétés potentiellement bénéfiques et concevoir des dispositifs solaires encore plus grands.

Pour une meilleure compréhension

Qu’est-ce que le matériau solaire perovskite ?

Il s’agit d’un matériau reconnu pour sa structure cristalline unique qui excelle dans l’absorption de la lumière visible.

En quoi consiste cette nouvelle méthode ?

Elle combine le matériau solaire perovskite avec des biomolécules lipidiques pour améliorer sa stabilité et son efficacité.

Quels sont les avantages de cette combinaison ?

Elle protège le perovskite contre la dégradation due à l’humidité et améliore sa longévité.

Quelles ont été les performances en conditions réelles ?

Les dispositifs testés ont montré une efficacité constante de plus de 19% pendant plusieurs mois en conditions variées.

Quel est l’avenir de cette recherche ?

Les chercheurs envisagent de tester d’autres biomolécules et de créer des dispositifs solaires de plus grande taille.

Référence : Yuchen Hou et al, Self‐Assembly of 0D/3D Perovskite Bi‐Layer from a Micro‐Emulsion Ink, Advanced Energy Materials (2023). DOI: 10.1002/aenm.202300570

Légende illustration principale : Un chercheur de l’État de Pennsylvanie tient un panneau solaire bio-inspiré qui améliore la stabilité sans sacrifier l’efficacité. Crédit : fourni par Luyao Zheng .