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Nov 28, 2023

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Les ingénieurs du MIT ont développé des cellules solaires en tissu ultralégères qui peuvent transformer rapidement et facilement n'importe quelle surface en source d'énergie.

Ces cellules solaires durables et flexibles, beaucoup plus fines qu’un cheveu humain, sont collées sur un tissu solide et léger, ce qui les rend faciles à installer sur une surface fixe. Ils peuvent fournir de l’énergie en déplacement sous forme de tissu électrique portable ou être transportés et déployés rapidement dans des endroits éloignés pour apporter une aide en cas d’urgence. Ils pèsent un centième du poids des panneaux solaires conventionnels, génèrent 18 fois plus d’énergie par kilogramme et sont fabriqués à partir d’encres semi-conductrices à l’aide de processus d’impression qui pourront être étendus à l’avenir à une fabrication sur de grandes surfaces.

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, collés sur des tentes et des bâches déployées lors d’opérations de reprise après sinistre, ou appliqués sur les ailes de drones pour étendre leur portée de vol. Cette technologie solaire légère peut être facilement intégrée dans des environnements bâtis avec des besoins d'installation minimes.

« Les mesures utilisées pour évaluer une nouvelle technologie de cellules solaires se limitent généralement à leur efficacité de conversion d’énergie et à leur coût en dollars par watt. L’intégrabilité est tout aussi importante, c’est-à-dire la facilité avec laquelle la nouvelle technologie peut être adaptée. Les tissus solaires légers 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 technologies émergentes, chef du Laboratoire d'électronique organique et nanostructurée (ONE Lab), directeur de MIT.nano et auteur principal d'un nouvel article décrivant le travail.

Bulović est rejoint dans l'article par les co-auteurs principaux Mayuran Saravanapavanantham, étudiant diplômé en génie électrique et en informatique au MIT ; et Jeremiah Mwaura, chercheur scientifique au laboratoire de recherche en électronique du MIT. La recherche est publiée aujourd'hui dans Small Methods.

Le solaire allégé

Les cellules solaires au silicium traditionnelles sont fragiles, elles doivent donc être enveloppées dans du verre et emballées dans un cadre en aluminium lourd et épais, ce qui limite l'endroit et la manière dont elles peuvent être déployées.

Il y a six ans, l'équipe du ONE Lab a produit des cellules solaires en utilisant 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, dont la mise à l’échelle peut être coûteuse et difficile.

Dans ce travail, ils ont entrepris de développer des cellules solaires à couches minces entièrement imprimables, en utilisant des matériaux à base d'encre et des techniques 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 recouvrent la structure de la cellule solaire à l'aide d'une coucheuse à fente, qui dépose des couches de matériaux électroniques sur un substrat préparé et détachable de seulement 3 microns d'épaisseur. Grâce à la sérigraphie (une technique similaire à celle utilisée pour ajouter des motifs sur des T-shirts sérigraphiés), une électrode est déposée sur la structure 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 ainsi un dispositif solaire ultraléger.