La nouvelle technologie pourrait voir des panneaux solaires intégrés dans les fenêtres et …


Une équipe de chercheurs, comprenant des experts en énergie renouvelable de l’Université de Northumbria, a reçu un financement important pour révolutionner la fabrication et l’application de dispositifs photovoltaïques utilisés pour produire de l’énergie solaire.

Avec des collègues des universités de Bristol et de Loughborough, des scientifiques de Northumbrie visent à créer une nouvelle technologie qui permettra d’intégrer des panneaux solaires dans les fenêtres, les bardages et les toits – permettant aux zones urbaines de générer leur propre énergie propre et renouvelable.

Leur projet, Dispositifs photovoltaïques à couches minces inorganiques traités en solution (SolPV), a reçu 1,93 million de livres sterling du Conseil de recherche en ingénierie et sciences physiques (EPSRC), qui fait partie de UK Research and Innovation (UKRI).

Contrairement aux technologies solaires établies, le projet SoIPV se concentrera sur le développement de jonctions semi-conductrices inorganiques, qui émettent moins de carbone pendant la fabrication. Surtout, ils peuvent également être rendus flexibles, semi-transparents et adaptés à une variété de systèmes et d’infrastructures, ce qui signifie qu’ils peuvent être plus facilement intégrés dans les bâtiments.

L’équipe de l’Université de Northumbria est dirigée par le Dr Devendra Tiwari, soutenu par les professeurs Guillaume Zoppi et Neil Beattie. Ils ont reçu plus de 600 000 £ pour leur participation au projet de recherche.

Le Dr Tiwari a déclaré: «Pour moi, le point culminant et le défi de la proposition se trouvent juste là dans le titre du projet -« Traitement de la solution ». Le traitement des solutions est beaucoup moins intensif en capitaux et est beaucoup plus facilement adapté pour permettre l’intégration de cellules solaires aux échafaudages et aux fenêtres que la technologie de fabrication actuelle prévalant pour les cellules solaires à couches minces.

«Il offre donc la possibilité de produire des systèmes photovoltaïques intégrés rentables. Le défi consiste à démontrer les performances commercialisables et l’évolutivité des processus et à résoudre les problèmes du niveau atomistique au niveau de l’appareil. Une telle polyvalence et une telle expertise à plusieurs niveaux pour réaliser cette transition de laboratoire à usine est ce que Northumbria apporte à l’équipe.

Il n’y a actuellement que deux types de technologies de cellules solaires sur le marché – l’une basée sur le silicium et deux autres utilisant la technologie de cellules solaires à couche mince à base de semi-conducteurs à composés inorganiques (TFSC).

En raison de son architecture élégante et de sa fabrication à basse température, le TFSC peut être plus facilement couplé avec des matériaux de construction composés de verre et de plastique. Le traitement de la solution qui sera utilisé dans le cadre du projet permet également une fabrication plus facile sur des surfaces courbes.

Le projet SolPV vise à offrir une alternative à une technologie TFSC existante basée sur le séléniure de cuivre, d’indium et de gallium (CIGS). L’équipe développera une alternative de nouvelle génération – le sulfo-séléniure de cuivre-zinc-étain (CZTS).

Le rôle de l’Université de Northumbria sera de développer des solutions évolutives de traitement et des prototypes de cellules solaires haute performance utilisant du cuivre, du zinc et de l’étain, qui sont tous abondants et peu coûteux. Ils remplaceront l’indium et le gallium utilisés dans la technologie PV actuelle, qui en revanche sont rares et coûteux.

L’équipe concevra également de nouvelles méthodes de fabrication de cellules solaires qui leur permettront d’être intégrées plus facilement dans les fenêtres, les bâtiments, les véhicules automobiles et les véhicules aériens sans affecter la fonctionnalité principale – favorisant ainsi une électrification durable globale.

Cette innovation réduira également le besoin d’utiliser des terres rurales cultivables pour les fermes de panneaux solaires, ainsi que des infrastructures supplémentaires pour transporter l’électricité des endroits éloignés vers les villes.

L’attribution d’un financement pour le projet SolPV est un autre exemple de la longue et fructueuse expérience de l’Université de Northumbria dans la recherche sur les cellules solaires et l’énergie.

En 2019, Northumbria, en collaboration avec les universités de Newcastle et de Durham, a lancé le Centre EPSRC pour la formation doctorale dans les universités du nord-est des énergies renouvelables, dans le but de former 65 doctorants sur cinq ans.

Connu sous le nom de ReNU, le centre a reçu un financement de 5,5 millions de livres sterling du Conseil de recherche en génie et en sciences physiques, avec des contributions de partenaires de l’industrie portant la valeur totale du projet à environ 11 millions de livres sterling.

L’Université de Northumbria a également récemment formé le groupe Energy Futures qui rassemble des chercheurs d’un large éventail de disciplines avec une vision centrale pour atteindre des émissions nettes de carbone zéro.

Légende de la vidéo: les domaines SnS peuvent être considérés comme les points qui s’allument plus rapidement dans la vidéo jointe. Cette image a été enregistrée à l’aide de l’installation NanoESCA de l’Université de Bristol.

SoIPV Nanoesca_CZTS de l’Université de Northumbria sur Vimeo.

Suivez le projet SoIPV sur Twitter et Facebook.

Équipe de l’Université de Northumbria:

Chercheur principal – Dr Devendra Tiwari

(contact: devendra.tiwari@northumbria.ac.uk / Twitter @defect_tolerant)

Co-investigateurs – Prof. Guillaume Zoppi et Prof. Neil Beattie

Équipe de l’Université de Bristol (chef de file):

Chercheur principal – Prof. David Fermin

Co-investigateurs – Prof. Neil Fox et Prof. David Cherns

Équipe de l’Université de Loughborough:

Chercheur principal – Dr Jake Bowers

Co-investigateurs – Prof. Mike Walls

Partenaires industriels:

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