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Des panneaux solaires fabriqués avec du plomb toxique pourraient bientôt utiliser l’élément «vert» BISMUTH à la place

May 1, 2020 0 Comment

Une étude récente publiée dans Advanced Materials a révélé que le bismuth dit «vert» pourrait être incorporé aux panneaux solaires à l’avenir sans risque d’effets potentiellement néfastes sur la santé humaine, animale et environnementale.

Dans les années précédentes, le silicium a été le matériau préféré dans le développement de cellules solaires. Cependant, les chercheurs ont noté que même si le silicium était très efficace pour convertir la lumière en énergie, sa très faible tolérance aux défauts exigeait des niveaux élevés de pureté. En conséquence, les cellules solaires à base de silicium se sont avérées plus énergivores à produire.

D’un autre côté, les cellules solaires à base de perovskite à base de plomb semblaient moins coûteuses et n’exigeaient pas de niveaux de pureté similaires à ceux du silicium. Cependant, les matériaux hybrides ont attiré les critiques de la communauté scientifique en raison de l’incertitude de ses effets potentiels sur les humains, les animaux et l’environnement. (En relation: La fabrication de panneaux solaires dévaste l’environnement avec des métaux lourds toxiques, prévient le rapport.)

Pour résoudre ce problème, une équipe de chercheurs de l’Université de Cambridge a collaboré avec des experts du Massachusetts Institute of Technology, du National Renewable Energy Laboratory et de la Colorado School of Mines pour examiner le potentiel du bismuth dans la production d’énergie.

Les chercheurs ont découvert que l’oxyiodure de bismuth présentait la même tolérance aux défauts que celle des cellules solaires à base de plomb. Les experts ont également noté que le matériau au bismuth était stable dans l’air pendant au moins 197 jours. Les scientifiques ont également déclaré que le fait de prendre en sandwich le nouveau matériau entre deux électrodes d’oxyde a permis de convertir jusqu’à 80% de la lumière en une charge électrique acidité de l’estomac.

“L’oxyiodure de bismuth a tous les attributs de propriété physique appropriés pour les nouveaux absorbeurs de lumière très efficaces. J’ai d’abord pensé à ce composé il y a environ cinq ans, mais il a fallu les compétences hautement expérimentales et théoriques d’une grande équipe pour prouver que ce matériel avait un réel potentiel pratique », a déclaré le professeur Judith Driscoll, co-auteur, à ScienceDaily.com.

«Auparavant, la communauté mondiale de la recherche sur les cellules solaires recherchait des matériaux non toxiques qui reproduisent la tolérance aux défauts des pérovskites, mais sans grand succès en termes de performances photovoltaïques. Quand j’ai vu ce travail, mon équipe a calculé sur la base des propriétés optiques que l’oxyiodure de bismuth a une limite théorique de 22% d’efficacité, ce qui est comparable au silicium et aux meilleures cellules solaires de perovskite. Il y a beaucoup d’autres choses que nous pourrions tirer de ce matériel en complétant le travail de cette équipe », a déclaré le Dr David Scanlon, expert externe.

Les cellules solaires non toxiques et flexibles présentent également un potentiel dans les bâtiments à énergie nulle

Juste l’année dernière, une équipe de chercheurs australiens a également mis l’accent sur la fabrication de cellules solaires minces fabriquées à partir de matériaux non toxiques. Les cellules solaires ont été ciblées pour une utilisation dans les bâtiments à énergie nulle.

Dans le cadre de cette étude, des chercheurs de l’École de génie photovoltaïque et des énergies renouvelables de l’Université de Nouvelle-Galles du Sud ont utilisé une technologie en couche mince pour développer des cellules solaires fabriquées à partir de matériaux abondants comme le cuivre, le zinc et l’étain. Les cellules solaires ont été appelées CZTS.

Selon le Laboratoire national des énergies renouvelables des États-Unis, les cellules solaires CZTS ont montré une efficacité de 7,6% dans une zone d’un cm2. Les résultats ont également montré que les nouvelles cellules solaires ne contenaient aucun des problèmes de toxicité associés aux cellules solaires cadmium-tellurure (CdTe) et au cuivre-indium-gallium-séléniure (CIGS). Cependant, le chercheur principal a noté que plus de travail est nécessaire pour rattraper à la fois CdTe et CIGS en termes d’efficacité et de taille des cellules.

“C’est la première étape sur la route de CZTS au-delà de 20% d’efficacité, et marque une étape importante dans son voyage du laboratoire au produit commercial. Il reste encore beaucoup de travail à faire pour rattraper le CdTe et le CIGS, à la fois en termes d’efficacité et de taille des cellules, mais nous sommes sur la bonne voie », a déclaré le chercheur principal, Xiaojing Hao.

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