fr.wedoany.com Rapport : Des chercheurs de l'Université technologique de Kaunas (KTU) en Lituanie ont synthétisé un nouveau matériau semi-conducteur organique, permettant aux cellules solaires à pérovskite d'atteindre un rendement de conversion photovoltaïque de 37,0 % sous lumière intérieure, surpassant ainsi les performances des panneaux solaires traditionnels pour toiture dans des conditions de test standard.
Cette recherche vise à exploiter l'énergie lumineuse négligée dans l'environnement, comme celle provenant des lampes de bureau, des écrans de téléphone et des fenêtres. Ces lumières sont généralement absorbées par les murs, les meubles et les sols sans produire d'électricité. Les cellules fabriquées avec ce matériau pourraient alimenter des milliards de capteurs IoT et de petits appareils électroniques, réduisant ainsi la dépendance aux piles nécessitant des remplacements fréquents.
L'avancée clé provient du Dr Asta Dabulienė, chercheuse principale du groupe de chimie des matériaux du KTU, qui a synthétisé une nouvelle série de dérivés de thiazolo[5,4-d]thiazole. Ces semi-conducteurs organiques sont conçus pour servir de couche de transport de trous dans les cellules solaires à pérovskite, chargée de déplacer sélectivement les porteurs de charge positifs tout en bloquant les électrons, réduisant ainsi les pertes par recombinaison et améliorant le rendement des cellules.
Le Dr Dabulienė explique qu'un semi-conducteur de transport de trous idéal doit présenter une mobilité de trous élevée et un bon alignement des niveaux d'énergie avec les couches adjacentes. L'un des composés, combinant un fragment donneur de triphénylamine, possède les propriétés structurelles nécessaires pour fonctionner correctement sous lumière intérieure.
Des chercheurs de l'Université des sciences et technologies de Ming Chi, à Taïwan, ont utilisé le semi-conducteur développé par le KTU pour fabriquer des cellules solaires à pérovskite optimisées pour une utilisation en intérieur. Sous un éclairage LED à 3000 K et 1000 lux (équivalent à la luminosité d'un bureau bien éclairé), les cellules ont atteint un rendement de conversion de puissance de 37,0 %. À titre de comparaison, les panneaux solaires commerciaux typiques en silicium affichent un rendement d'environ 20 % à 22 % dans des conditions de test extérieur standard. Il est à noter que les cellules intérieures et extérieures fonctionnent sous différentes intensités lumineuses, et les valeurs de rendement ne sont pas directement interchangeables.
Ce résultat est le fruit d'une collaboration entre trois équipes de recherche sur trois continents. Le KTU en Lituanie a synthétisé et caractérisé les semi-conducteurs organiques, l'Université des sciences et technologies du roi Abdallah (KAUST) en Arabie saoudite a réalisé la modélisation théorique des nouveaux composés, et l'Université des sciences et technologies de Ming Chi à Taïwan a construit et testé les cellules. Le professeur Gražulevičius du groupe de chimie des matériaux du KTU souligne que la coopération internationale élargit les résultats qu'une seule équipe pourrait obtenir. Son équipe incarne déjà cette philosophie – ses membres viennent de Lituanie, d'Ukraine, d'Inde, du Pakistan, d'Arménie, d'Égypte et du Nigeria, et elle a obtenu quatre projets du programme Horizon Europe rien qu'en 2024. Gražulevičius estime que, malgré les défis liés aux écarts de communication, aux différences culturelles de travail et à la complexité organisationnelle, la diversité des idées issues de différents horizons favorise efficacement l'innovation.
Les chercheurs indiquent que les cellules photovoltaïques à pérovskite pour intérieur peuvent être directement intégrées dans les téléphones, les capteurs domestiques intelligents et les petits appareils électroniques, leur permettant de collecter la lumière ambiante plutôt que de consommer l'énergie de la batterie. Grâce à un cadre IoT, l'électricité collectée peut réguler en temps réel le fonctionnement des appareils, optimisant ainsi la consommation énergétique. L'équipe de recherche considère la haute performance, le faible coût et la polyvalence comme des critères essentiels pour toute solution photovoltaïque intérieure commercialement viable. La prochaine étape consiste à étendre la production du matériau pour le rapprocher d'un dispositif manufacturable.
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