Développer le « solaire intérieur » pour alimenter l’Internet des objets

Des systèmes de sécurité domestique connectés au Wi-Fi aux toilettes intelligentes, ce que l’on appelle l’Internet des objets apporte personnalisation et commodité aux appareils qui aident à gérer les maisons. Mais cela implique des cordons électriques emmêlés ou des piles qui doivent être remplacées. Aujourd’hui, les chercheurs rapportent dans Matériaux énergétiques appliqués ACS ont introduit la technologie des panneaux solaires à l’intérieur pour alimenter les appareils intelligents. Ils montrent quels systèmes photovoltaïques (PV) fonctionnent le mieux sous des LED blanc froid, un type courant d’éclairage intérieur.

L’éclairage intérieur diffère de la lumière du soleil. Les ampoules sont plus faibles que le soleil. La lumière du soleil comprend la lumière ultraviolette, infrarouge et visible, tandis que les lumières intérieures éclairent généralement une région plus étroite du spectre. Les scientifiques ont trouvé des moyens d’exploiter l’énergie solaire en utilisant des panneaux solaires photovoltaïques, mais ces panneaux ne sont pas optimisés pour convertir la lumière intérieure en énergie électrique.

Certains matériaux photovoltaïques de nouvelle génération, notamment les minéraux pérovskites et les films organiques, ont été testés avec la lumière intérieure, mais il n’est pas clair lesquels sont les plus efficaces pour convertir la lumière non naturelle en électricité ; de nombreuses études utilisent différents types d’éclairage intérieur pour tester des panneaux photovoltaïques fabriqués à partir de différents matériaux. Ainsi, Uli Würfel et ses collègues ont comparé différentes technologies photovoltaïques sous le même type d’éclairage intérieur.

Les chercheurs ont obtenu huit types de dispositifs photovoltaïques, allant du silicium amorphe traditionnel aux technologies à couches minces telles que les cellules solaires sensibilisées aux colorants. Ils ont mesuré la capacité de chaque matériau à convertir la lumière en électricité, d’abord sous une lumière solaire simulée, puis sous une lumière LED blanc froid.

• Les cellules photovoltaïques au phosphure de gallium et d’indium ont montré la plus grande efficacité sous la lumière intérieure, convertissant près de 40 % de l’énergie lumineuse en électricité.
• Comme les chercheurs l’avaient prévu, les performances du matériau contenant du gallium sous la lumière du soleil étaient modestes par rapport aux autres matériaux testés en raison de sa large bande interdite.
• Un matériau appelé silicium cristallin a démontré la meilleure efficacité sous la lumière du soleil, mais était moyenne sous la lumière intérieure.

Le phosphure de gallium-indium n’a pas encore été utilisé dans les cellules photovoltaïques disponibles dans le commerce, mais cette étude souligne son potentiel au-delà de l’énergie solaire, affirment les chercheurs. Cependant, ils ajoutent que les matériaux contenant du gallium sont coûteux et pourraient ne pas constituer un produit de masse viable pour alimenter les systèmes de maison intelligente.

En revanche, les cellules photovoltaïques à pérovskite et à film organique sont moins chères et ne présentent pas de problèmes de stabilité dans des conditions d’éclairage intérieur. De plus, dans l’étude, les chercheurs ont identifié qu’une partie de l’énergie lumineuse intérieure produisait de la chaleur au lieu de l’électricité – des informations qui aideront à optimiser les futurs panneaux photovoltaïques pour alimenter les appareils intérieurs.