Quand les ondes sonores améliorent l’efficacité des cellules solaires !

Les hautes fréquences et le timbre que l’on retrouve dans ce type de musique provoquent en effet des vibrations qui ont la particularité d’accroître la production d’énergie des cellules solaires… Ces dernières contiennent un réseau de ‘nanotubes‘, conduisant à une augmentation de 40% de l’efficacité des cellules solaires !

Cette étude pourrait avoir des implications significatives dans l’amélioration de la production d’énergie à partir de la lumière du soleil, en particulier dans le développement de nouvelles cellules solaires imprimées à bas coûts.

Les chercheurs ont tout d’abord fait croître des milliards de pics minuscules (nanotubes) en oxyde de zinc, avant de les recouvrir d’un polymère actif, formant au final un dispositif capable de convertir la lumière en électricité. En utilisant les propriétés particulières du matériau d’oxyde de zinc, l’équipe a pu montrer que les niveaux sonores aussi faible que 75 décibels – équivalent à un bruit routier typique ou à une imprimante de bureau – pourraient améliorer sensiblement la performance des cellules solaires.

"Après l’étude de systèmes de conversion des vibrations en électricité, il s’agit ici d’un développement passionnant qui montre un ensemble similaire de propriétés physiques capable également d’améliorer les performances du photovoltaïque", a déclaré le Dr Steve Dunn, maître de conférences en matériaux nanométriques rattaché à l’Université de Queen Mary.

Les scientifiques avaient déjà montré que l’exercice d’une pression ou d’une contrainte sur les matériaux d’oxyde de zinc pouvaient entraîner des tensions de sortie, connu sous le nom d’effet piézoélectrique. Toutefois, les effets de ces pressions mécaniques sur l’efficacité des cellules solaires n’avaient pas prêter attention.

"Nous pensions que les ondes sonores, qui produisent des fluctuations aléatoires, s’annuleraient (…) et nous n’attendions donc pas de voir un effet global significatif sur la tension générée en sortie", a déclaré James Durrant, professeur de Photochimie à l’Imperial College de Londres, qui a co-dirigé l’étude.

"La clé pour nous demeure que non seulement, les fluctuations aléatoires du bruit ne s’annulent pas, mais en plus, certaines fréquences du son semblent vraiment amplifier le champ électrique de la cellule solaire – de sorte que l’augmentation de la tension induite reste réellement importante en regard du peu d’énergie sonore que nous y mettons."

"Nous avons essayé de jouer de la musique au lieu de sonorités plates et ternes. Cela nous a permis d’explorer l’effet de différents timbres. La plus grande différence que nous avons trouvé était que lorsque nous avons joué de la musique pop plutôt que du classique, nous avons réalisé que nos cellules solaires ‘acoustiques’ répondaient mieux à des sons plus aigus présents dans la musique pop", a t-il conclu.

Cette découverte pourrait également être utilisée pour alimenter en énergie des appareils qui sont exposés à des vibrations acoustiques, tels que les unités de conditionnement d’air ou encore dans les moyens de transports (voiture, camion, train…)