Xavier Boyer Les ingénieurs du MIT ont développé des cellules solaires en tissu ultralégères qui peuvent rapidement et facilement transformer n’importe quelle surface en resource d’alimentation.
Ces cellules solaires durables et flexibles, beaucoup in addition fines qu’un cheveu humain, sont collées sur un tissu solide et léger, ce qui les rend faciles à installer sur une floor fixe. Ils pèsent un centième du poids des panneaux solaires conventionnels.
Parce qu’elles sont si fines et légères, ces cellules solaires peuvent être laminées sur de nombreuses surfaces différentes. Par exemple, ils pourraient être intégrés aux voiles d’un bateau pour fournir de l’énergie en mer. Cette technologie solaire légère peut être facilement intégrée dans des environnements bâtis avec des besoins d’installation minimes.
“Les paramètres utilisés pour évaluer une nouvelle technologie de cellules solaires sont généralement limités à leur efficacité de conversion de puissance et à leur coût en pounds par watt. Le solaire léger les tissus permettent l’intégrabilité, donnant une impulsion aux travaux en cours. Nous nous efforçons d’accélérer l’adoption de l’énergie solaire, étant donné le besoin urgent actuel de déployer de nouvelles sources d’énergie sans carbone », déclare Vladimir Bulović, titulaire de la chaire Fariborz Maseeh en systems émergentes, responsable de l’Organic et Laboratoire d’électronique nanostructurée (Just one Lab), directeur de MIT.nano et auteur principal d’un nouvel short article décrivant les travaux.
un étudiant diplômé en génie électrique et en informatique au MIT et Jeremiah Mwaura, chercheur au Laboratoire de recherche en électronique du MIT. La recherche est publiée aujourd’hui dans Smaller Solutions.
Le solaire allégé
Les cellules solaires traditionnelles au silicium sont fragiles, elles doivent donc être enfermées dans du verre et emballées dans un cadre en aluminium lourd et épais, ce qui limite où et comment elles peuvent être déployées.
Il y a 6 ans, l’équipe de 1 Lab a produit des cellules solaires à l’aide d’une classe émergente de matériaux à couches minces si légers qu’ils pouvaient reposer sur une bulle de savon. Mais ces cellules solaires ultrafines ont été fabriquées à l’aide de processus complexes basés sur le vide, qui peuvent être coûteux et difficiles à mettre à l’échelle.
Dans ce travail, ils ont entrepris de développer des cellules solaires à couches minces entièrement imprimables, en utilisant des matériaux à foundation d’encre et des procedures de fabrication évolutives.
Pour produire les cellules solaires, ils utilisent des nanomatériaux qui se présentent sous la forme d’encres électroniques imprimables. Travaillant dans la salle blanche du MIT.nano, ils enduisent la composition de la cellule solaire à l’aide d’une coucheuse à matrice plate, qui dépose des couches de matériaux électroniques sur un substrat préparé et détachable de seulement 3 microns d’épaisseur. une électrode est déposée sur la construction pour compléter le module solaire.
Les chercheurs peuvent ensuite décoller le module imprimé, d’une épaisseur d’environ 15 microns, du substrat en plastique, formant un dispositif solaire ultraléger.
Mais ces modules solaires minces et autonomes sont difficiles à manipuler et peuvent facilement se déchirer, ce qui les rendrait difficiles à déployer. Pour résoudre ce défi, l’équipe du MIT a recherché un substrat léger. Ils ont identifié les tissus comme la option optimale, automobile ils offrent une résistance mécanique et une flexibilité avec peu de poids supplémentaire.
Ils ont trouvé un matériau idéal – un tissu composite qui ne pèse que 13 grammes par mètre carré, connu commercialement sous le nom de Dyneema. Ce tissu est fait de fibres si résistantes qu’elles ont été utilisées comme cordes pour soulever le navire de croisière coulé Costa Concordia du fond de la mer Méditerranée. En ajoutant une couche de colle durcissable aux UV, qui n’a que quelques microns d’épaisseur, ils collent les modules solaires sur des feuilles de ce tissu. Cela forme une framework solaire ultra-légère et mécaniquement robuste.
“Bien qu’il puisse sembler moreover easy d’imprimer simplement les cellules solaires directement sur le tissu.
Des cellules solaires conventionnelles as well as brillantes
les chercheurs du MIT ont découvert qu’il pouvait générer 730 watts de puissance par kilogramme lorsqu’il était autonome et environ 370 watts par kilogramme s’il était déployé sur le tissu Dyneema à haute résistance, soit environ 18 fois as well as de puissance par kilogramme. que les cellules solaires conventionnelles.
dit-il.
Bien que leurs cellules solaires soient beaucoup furthermore légères et beaucoup moreover flexibles que les cellules traditionnelles, elles devraient être enfermées dans un autre matériau pour les protéger de l’environnement. Le matériau organique à foundation de carbone utilisé pour fabriquer les cellules pourrait être modifié en interagissant avec l’humidité et l’oxygène de l’air, ce qui pourrait détériorer leurs performances.
“Envelopper ces cellules solaires dans du verre épais, comme c’est le cas avec les cellules solaires au silicium traditionnelles, minimiserait la valeur de l’avancement actuel. ” dit Mwaura.
“Nous nous efforçons d’éliminer autant que attainable le matériau non solaire actif tout en conservant le facteur de forme et les performances de ces structures solaires ultralégères et flexibles. Par exemple, nous savons que le processus de fabrication peut être davantage rationalisé en imprimant le substrats, équivalent au processus que nous utilisons pour fabriquer les autres couches de notre dispositif. Cela accélérerait la mise en marché de cette technologie », ajoute-t-il.
Cette recherche est financée, en partie, par la MIT Electrical power Initiative, la Nationwide Science Foundation des États-Unis et le Conseil de recherches en sciences naturelles et en génie du Canada.
Vidéo : https://youtu.be/TS9ADU0oc50
