Une équipe de recherche a mis au point des cellules solaires au pérovskite capables de fonctionner sous l’eau jusqu’à 10 mètres de profondeur, une technologie susceptible d’alimenter des robots marins, des capteurs, des caméras et des systèmes de communication. Les cellules ont atteint un rendement de 34.71% lors d’une simulation de la lumière disponible à 10 mètres de profondeur, selon une étude publiée dans la revue « Cell – Joule ».
Des cellules conçues pour capter la lumière bleue et verte
Les chercheurs ont conçu les cellules pour exploiter la lumière bleue et verte qui pénètre jusqu’aux faibles profondeurs, l’eau absorbant plus rapidement la lumière rouge et les infrarouges. Le rendement élevé sous l’eau ne signifie pas que les cellules produisent plus d’électricité qu’à la surface, mais qu’elles exploitent une plus grande part de la lumière limitée disponible en profondeur.
Simin Ma, chercheuse à l’Université du Yunnan et première coauteure de l’étude, a indiqué que l’équipe avait choisi un matériau à large bande interdite, d’environ 1.96 électron-volt, correspondant au spectre lumineux à des profondeurs comprises entre 5 et 10 mètres. Elle a ajouté que les chercheurs avaient ajusté le matériau à la lumière disponible en profondeur, plutôt que d’essayer de faire fonctionner une cellule solaire classique dans le milieu aquatique.
L’équipe a utilisé un additif connu sous l’abréviation « BHMG » afin d’améliorer la formation des cristaux et de réduire les défauts qui entravent le déplacement des charges électriques, tout en limitant le mouvement des ions associé à la dégradation progressive des cellules au pérovskite. L’additif a également renforcé la résistance de la surface des cellules à l’humidité.
Encapsulation et essais des modules près de l’île de Weizhou
Le rendement des petites cellules a atteint 17.08% sous une lumière solaire standard simulant les conditions de surface, tandis que le rendement certifié s’est établi à 16.79%. Pour passer du laboratoire au milieu marin, les chercheurs ont fabriqué des modules plus grands et les ont encapsulés dans des couches les protégeant de la pression de l’eau et de la salinité, avant de les tester près de l’île de Weizhou, en mer de Chine méridionale.
Les tests de stabilité ont montré que les cellules modifiées conservaient 96% de leur rendement initial après 300 jours de stockage dans une atmosphère d’azote. Les tests de vieillissement accéléré ont estimé à environ 48094 heures, soit près de 5.49 ans, la durée de fonctionnement avant une perte de 20% du rendement, sous un éclairage immergé simulé à 10 mètres de profondeur et à une température de 25 degrés Celsius.
La plupart des tests reposaient sur une simulation en laboratoire du spectre lumineux sous l’eau, tandis que l’essai marin s’est limité à deux heures. Les conditions météorologiques, la clarté de l’eau, les vagues, la turbidité et les courants peuvent influer sur les performances réelles lors d’un fonctionnement prolongé. Les cellules contiennent également du plomb. Malgré une fuite très faible après encapsulation, la sécurité environnementale reste une condition préalable à leur utilisation à grande échelle en mer.
