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Percée des cellules solaires en pérovskite sous-marines

Ars Technica •
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Dans un épisode du dessin animé Birdman de Hanna-Barbera, le héros éponyme peine à combattre le méchant Dr. Shark à bord d'un sous-marin sans énergie solaire pour recharger ses pouvoirs. Birdman apprécierait donc sûrement les nouvelles cellules solaires en pérovskite développées par une équipe dirigée par Simin Ma à l'Université de Yunnan, puisqu'elles sont conçues pour fonctionner sous l'eau. Les cellules solaires fabriquées à partir de pérovskites plutôt que de silicium sont toujours une histoire de compromis. Elles peuvent être fabriquées à moindre coût, prendre des formes intéressantes (comme des films minces, flexibles et transparents) et convertir sensiblement plus d'énergie solaire entrante en électricité. La difficulté est qu'elles ont tendance à se dégrader assez rapidement.

L'humidité est particulièrement destructrice pour les pérovskites, ce qui en fait un choix apparemment étrange pour un panneau solaire sous-marin. Mais ces matériaux ont un autre superpouvoir essentiel : ils peuvent être accordés pour fonctionner avec différentes longueurs d'onde de lumière. L'eau bloque rapidement les longueurs d'onde que les panneaux solaires en silicium absorbent, mais une cellule en pérovskite soigneusement conçue pourrait encore produire de l'électricité dans les profondeurs de la mer bleue. Et en fait, les niveaux de lumière plus faibles et les températures plus froides devraient l'aider à vivre plus longtemps. Accorder les pérovskites nécessite simplement d'ajuster une partie de leur chimie pendant la production, donc obtenir quelque chose qui absorbe les longueurs d'onde présentes à quelques mètres de profondeur n'a pas été un défi.

La véritable tâche était de rendre les cellules durables. L'équipe a trouvé un additif particulièrement efficace (chlorhydrate de polyhexaméthylène guanidine) qui a aidé de plusieurs façons. Il a construit une couche hydrofuge autour du matériau, par exemple. Mais une partie du composé s'implique également dans le réseau cristallin de la pérovskite, aidant à former des cristaux plus grands et empêchant les ions de se déplacer dans la structure du réseau. L'additif limite certaines des façons courantes dont les pérovskites se décomposent, tout en améliorant la production d'électricité de la cellule solaire.