Une équipe de l’Institut des sciences des matériaux de Séville (ICMS), un centre mixte du Conseil national de la recherche espagnol (CSIC) et de l’Université de Séville (US), a développé un nouveau dispositif hybride permettant de capter l’énergie à la fois du soleil et de la pluie. Un film mince créé et breveté par l’équipe de recherche protège et améliore non seulement la durabilité des cellules solaires à pérovskite, même dans des conditions météorologiques défavorables, mais permet aussi aux nanogénérateurs de produire plus de 100 volts à partir de l’impact d’une seule goutte d’eau, suffisant pour alimenter de petits appareils portables.
Les cellules solaires à halogénure de pérovskite sont des dispositifs photovoltaïques composés de matériaux synthétiques à structure cristalline et possédant d’excellentes propriétés d’absorption de la lumière solaire. Bien que la technologie au silicium soit la plus utilisée, la technologie à pérovskite a un grand potentiel pour révolutionner l’énergie photovoltaïque en raison de son haut rendement et de son faible coût. Cependant, la dégradation ou l’instabilité dans les conditions environnementales constitue l’un de ses principaux inconvénients. Face à ce défi, l’équipe de recherche de l’ICMS a utilisé la technologie plasma pour créer et déposer un film protecteur d’environ 100 nanomètres sur les cellules solaires. D’un côté, ce système agit comme un encapsulant qui protège chimiquement les cellules à pérovskite et améliore optiquement leur capacité à absorber la lumière ; et d’un autre côté, il possède une surface triboélectrique (qui génère une charge électrique par frottement ou contact) qui convertit l’énergie cinétique des gouttes de pluie en courant électrique.
Les résultats montrent la capacité du nouveau matériau à générer jusqu’à 110 volts par impact à partir d’une seule goutte de pluie, suffisant pour alimenter un petit appareil portable. En plus d’une production évolutive utilisant des techniques durables, les revêtements ont démontré une stabilité remarquable dans des environnements extrêmes tels que l’immersion dans l’eau, peuvent alimenter continuellement des dispositifs électroniques simples comme des circuits LED, et permettent aux panneaux solaires de résister aux conditions environnementales associées aux cycles de contrainte humidité-température.
« Notre travail propose une solution avancée qui combine la technologie photovoltaïque des cellules solaires à pérovskite avec des nanogénérateurs triboélectriques dans une configuration en film mince, démontrant ainsi la faisabilité de la mise en œuvre des deux systèmes de collecte d’énergie », explique Carmen López, chercheuse à l’ICMS.
Déclin des batteries
Face aux limitations des batteries conventionnelles et à la perte d’efficacité des panneaux solaires les jours nuageux, cette avancée technologique vise à proposer une solution innovante basée sur la symbiose soleil-pluie. Son objectif est de fournir une autonomie énergétique aux dispositifs électroniques portables et sans fil, leur permettant de fonctionner en continu dans des conditions ensoleillées et pluvieuses.
Les auteurs soulignent que le développement du dispositif représente une innovation significative pour toute l’industrie de l’Internet des Objets (IoT), incluant les capteurs environnementaux (humidité, pluie, pollution), les capteurs structurels (ponts, bâtiments), les stations météorologiques et l’agriculture de précision.
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« Sa mise en œuvre dans les villes dites intelligentes est réalisable, par exemple dans la signalétique, l’éclairage auxiliaire autonome ou la surveillance, car il peut résister aux conditions météorologiques défavorables et à la présence de pluie, d’humidité et de cycles thermiques. Ce serait aussi applicable pour des structures d’énergie distribuée dans des zones reculées, inaccessibles ou isolées, comme les stations marines », affirme Fernando Núñez, chercheur à l’ICMS.
Le travail offre une approche novatrice qui ouvre de nouvelles voies pour le développement de systèmes électroniques autonomes et robustes pour une utilisation extérieure. « Nos recherches soulignent le potentiel des revêtements déposés par des techniques plasma comme une solution multifonctionnelle qui protège les dispositifs énergétiques sensibles et développe des systèmes capables de collecter l’énergie à partir de différentes sources environnementales, comme les panneaux hybrides solaire-pluie, connus sous le nom de panneaux pluviaux », concluent les chercheurs.
Article : Water-resistant hybrid perovskite solar cell – drop triboelectric energy harvester – Journal : Nano Energy – DOI : Lien vers l’étude
Source : Seville U.
