Des chercheurs de l’Université de Cordoue et du Max Planck Institute for Solid State Research en Allemagne ont mis au point une batterie solaire innovante, fabriquée à partir d’un matériau abondant, non toxique et facilement synthétisé : le nitrure de carbone 2D.
Le monde connaît un essor rapide de l’énergie solaire. L’optimisation de la technologie solaire pour maximiser la capture de la lumière, sa conversion en énergie et sa mise à disposition pour répondre aux besoins énergétiques est essentielle dans la transition écologique vers une utilisation plus durable des sources d’énergie.
Dans le processus allant de la collecte de la lumière par le panneau solaire à l’utilisation à la demande de l’énergie par, par exemple, les appareils ménagers, le stockage joue un rôle crucial. L’énergie solaire est en effet intrinsèquement intermittente. Pour faciliter ce processus de stockage et répondre à des problèmes tels que l’impact environnemental de l’extraction, du recyclage ou de la rareté de certains matériaux nécessaires aux batteries conventionnelles (comme le lithium), le concept de "batterie solaire" est né.
Les batteries solaires combinent les cellules solaires qui capturent la lumière et le stockage de son énergie en un seul dispositif, permettant ainsi l’utilisation de l’énergie quand cela est nécessaire. Alberto Jiménez-Solano, chercheur au département de physique de l’Université de Cordoue, en collaboration avec une équipe du Max Planck Institute for Solid State Research (Stuttgart, Allemagne), a mené une étude où il a exploré les caractéristiques de conception d’une batterie solaire fabriquée à partir d’un matériau à base de nitrure de carbone 2D.
« Dans le groupe du Professeur Bettina V. Lotsch, à l’Institut Max Planck, ils avaient réussi à synthétiser un matériau capable d’absorber la lumière et de stocker cette énergie pour une utilisation ultérieure à la demande », explique Alberto Jiménez-Solano, « et l’idée nous est venue de l’utiliser pour créer une batterie solaire ». Pour ce faire, l’équipe a d’abord dû trouver un moyen de déposer une fine couche de ce matériau (carbonitrure de potassium 2D, poly(heptazine imide), K-PHI) pour créer une structure stable permettant de commencer la fabrication d’un dispositif photovoltaïque, ce matériau se trouvant généralement sous forme de poudre ou en suspensions aqueuses de nanoparticules.
Grâce à ce travail préliminaire, ils ont pu présenter ce design de batterie solaire où, en combinant des simulations optiques et des expériences photo-électrochimiques, ils sont en mesure d’expliquer les caractéristiques de la haute performance de ce dispositif lors de la capture de la lumière du soleil et du stockage de l’énergie. La structure physique du dispositif consiste en « un verre à haute transparence, qui possède un revêtement conducteur transparent (pour permettre le transport de charge), et une série de couches de matériaux semi-transparents (avec différentes fonctionnalités), et un autre verre conducteur qui ferme le circuit », décrit le chercheur. Il s’agit essentiellement d’une sorte de sandwich composé de différentes couches dont les épaisseurs ont été étudiées pour maximiser à la fois le niveau d’absorption de la lumière et le stockage.
Article rédigé par Georges Simmonds pour RT Flash
