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Jun 28, 2023

Faible coût, haute efficacité, plusieurs couleurs à

Développement d'une couche mince transparente avec un substrat flexible et différentes couleurs Image du National Research Council of Science & Technology : Une cellule solaire à couche mince transparente sur un substrat flexible

Développement de films minces transparents avec substrat flexible et différentes couleurs

Conseil national de recherches en science et technologie

image : Une cellule solaire transparente à couche mince sur un substrat flexible, fabriquée en mélangeant périodiquement de l'hydrogène avec un matériau d'oxyde de zinc dopé à l'aluminium pour obtenir la couleur.Voir plus

Crédit : Institut coréen des sciences des matériaux (KIMS)

Une équipe de recherche dirigée par le Dr Jung-dae Kwon du Département de l'énergie et des matériaux électroniques de l'Institut coréen des sciences des matériaux (KIMS) a réussi à réaliser la première cellule solaire à couche mince transparente au monde sur un substrat flexible présentant différents reflets. couleurs et ne réduit pas significativement l'efficacité des cellules solaires. KIMS est un institut de recherche financé par le gouvernement et relevant du ministère des Sciences et des TIC.

Il s'agit d'une technologie qui permet d'obtenir une couleur réfléchissante sur un seul matériau en incorporant périodiquement de l'hydrogène dans un matériau d'oxyde de zinc dopé à l'aluminium, qui est une électrode transparente, pour induire une différence d'indice de réfraction. En concevant un film mince multicouche avec une différence d'indice de réfraction extrêmement faible, inférieure à 5 %, la perte de réflexion dans la région de la lumière visible absorbée par le dispositif de cellule solaire a été minimisée. Il peut être appliqué à divers absorbeurs pour cellules solaires à couches minces car il ne réduit guère l’efficacité des cellules solaires en raison de la mise en œuvre de la couleur. En outre, il devrait servir de référence pour l'amélioration de l'esthétique des cellules solaires à couches minces transparentes à substrat flexible pour le BIPV (Building Integrated Photo Voltaic) et le VIPV (Vehicle Integrated Photo Voltaic).

À ce jour, la technologie d'amincissement multicouche pour les matériaux présentant de grandes différences d'indice de réfraction, la technologie de revêtement en couche mince de contrôle des couleurs pour concevoir les propriétés optiques et la technologie de couleur structurelle imitant la structure naturelle ont été utilisées comme méthodes d'application de couleur pour améliorer l'esthétique des cellules solaires à couches minces transparentes. Cependant, ces technologies ne conviennent pas aux cellules solaires qui absorbent la lumière visible en raison d'une large bande de réflexion et d'une réflectivité élevée ou nécessitent des technologies complexes difficiles à appliquer industriellement en termes de deux ou plusieurs matériaux et processus.

L'équipe de recherche a formé des films minces multicouches avec différents indices de réfraction grâce à des réactions périodiques avec l'hydrogène tout en déposant des films minces d'oxyde de zinc à l'aide de la méthode de dépôt par pulvérisation sous vide utilisée dans les processus généraux de fabrication de semi-conducteurs et de cellules solaires. Ils ont ensuite obtenu les trois couleurs primaires de la lumière en ajustant l’épaisseur du film mince multicouche. À cette époque, la couleur de l’électrode était bien mise en œuvre, même lorsqu’elle était appliquée à une cellule solaire qui absorbe la lumière dans la plage de la lumière visible.

L'électrode à couche mince transparente multicouche basée sur un seul matériau ne nécessite pas de traitement supplémentaire. On s'attend à ce que diverses couleurs et un rendement élevé de cellules solaires à couches minces puissent être réalisées à faible coût. De plus, étant donné que la couleur réfléchissante est mise en œuvre sous forme de filtre optique, elle peut être appliquée à divers domaines tels que les capteurs d'images, les masques de photolithographie et le blindage infrarouge.

Le Dr Jung-dae Kwon, chercheur principal, a déclaré : « Une fois commercialisée, cette technologie aidera à développer une technologie de filtre de lumière simple et sans processus et des cellules solaires à couches minces transparentes à substrat flexible coloré à haute efficacité, ainsi qu'à réaliser Systèmes BIPV pour les bâtiments modernes et systèmes VIPV pour les véhicules dotés de caractéristiques esthétiques.

Cette recherche a été réalisée dans le cadre du projet de recherche fondamentale de l'Institut coréen des sciences des matériaux et du projet de développement des technologies énergétiques de l'Institut coréen d'évaluation et de planification des technologies énergétiques, avec le soutien du ministère des Sciences et des TIC. En outre, les résultats de la recherche ont été publiés le 3 août dans le Chemical Engineering Journal (IF : 15.1), une revue de premier plan (dans le top 3 %) dans le domaine du génie chimique (premier auteur : Dr Choi Soo-won , Auteur correspondant : Université nationale de Pusan, professeur Punggeun Song, Université aérospatiale de Corée, professeur Myung Hoon Shin). Sur la base de ces recherches, l'équipe de recherche mène activement des recherches de suivi dans le domaine des modules solaires qui expriment des couleurs en tenant compte à la fois des aspects esthétiques et pratiques du BIPV.