Des panneaux solaires imprimés pourraient produire de l’électricité à partir des infrastructures existantes

Université de Swansea

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Alors que le monde s’empresse de passer aux sources d’énergie renouvelables, les investissements dans l’énergie solaire s’accélèrent. Bien que la technologie soit disponible dans le commerce depuis quelques décennies maintenant, le rythme de son adoption est souvent ralenti par des contraintes telles que le coût ou le manque de terrains disponibles pour de grands parcs solaires.

Les cellules à base de pérovskite sont le dernier né du photovoltaïque et leur arrivée a aidé les chercheurs à améliorer considérablement la conversion énergétique des cellules solaires.

Des chercheurs du Sustainable Product Engineering Centre for Innovative Functional Industrial Coatings (SPECIFIC), un centre d'innovation et de connaissances britannique de l'université de Swansea, ont poussé les cellules solaires à base de pérovskite encore plus loin en les rendant compatibles avec le processus de fabrication roll-to-roll utilisé. dans la fabrication de cellules solaires imprimées.

Cette avancée devrait réduire davantage le coût de fabrication des panneaux solaires à base de pérovskite, améliorant ainsi leur adoption.

Interesting Engineering s'est entretenu avec David Beynon, agent de recherche principal chez SPECIFIC. Beynon nous a présenté le processus de production conventionnel de cellules solaires à base de pérovskite et a expliqué comment ce processus pourrait être remplacé par quelque chose de plus propice à l'impression rouleau à rouleau pour une production à grande échelle.

Porte de recherche

L'interview a été légèrement modifiée pour plus de clarté.

Ingénierie intéressante: Pourquoi les cellules solaires imprimables sont-elles importantes ? Quels avantages offrent-elles par rapport aux cellules solaires ordinaires ?

David Beynon : À mesure que nous nous éloignons des combustibles fossiles, nous avons besoin d'énergies renouvelables à faibles émissions de carbone et, par conséquent, la demande de production d'énergie solaire augmente. Le photovoltaïque au silicium est une technologie établie dont les installations augmentent à l'échelle mondiale. Cependant, ces panneaux solaires sont énergivores à fabriquer, rigides et susceptibles d'être endommagés, en particulier pendant le transport.

Il existe un potentiel pour les cellules solaires à pérovskite d'améliorer l'efficacité des photovoltaïques au silicium existants grâce à la fabrication de cellules tandem silicium-pérovskite, c'est l'objectif d'entreprises telles qu'Oxford PV. Nos recherches sur l'impression rouleau à rouleau de cellules solaires flexibles à base de pérovskite présentent cependant l'avantage d'une fabrication en grand volume et à faible coût sur des substrats en plastique flexibles et robustes, faciles à transporter et à déployer.

Qu'est-ce que l'encre pour électrode de carbone et comment est-elle fabriquée ?

Dans les cellules solaires à pérovskite, les couches semi-conductrices et photoactives de pérovskite sont généralement déposées, puis une électrode métallique évaporée est déposée pour compléter la cellule photovoltaïque.

L'évaporation de l'électrode, généralement un métal précieux comme l'or, a lieu dans une chambre à vide où le métal est chauffé jusqu'à s'évaporer en passant à travers un masque pour se condenser sur l'échantillon. Il s’agit d’un processus coûteux et coûteux qui n’est pas compatible avec l’impression rouleau à rouleau à grande vitesse.

L'encre d'électrode de carbone remplace ce processus, permettant l'impression rouleau à rouleau de la pile complète de dispositifs à base de pérovskite, de sorte que le film plastique puisse être introduit dans la presse à imprimer et que des cellules solaires complètes en sortent à la fin.

L'encre au carbone est spécifiquement formulée pour être compatible avec le matériau pérovskite et le processus de revêtement par filière en combinant des particules de carbone conductrices, un liant polymère et un solvant.

La combinaison de polymère et de solvant est soigneusement contrôlée afin que l'encre puisse s'écouler à travers la tête de revêtement pour produire des électrodes continues qui se forment lorsque le solvant s'évapore, laissant le carbone conducteur lié ensemble par le liant polymère.

Université de Swansea

Quel est le taux de production que vous avez atteint en laboratoire ? Comment se compare-t-elle aux méthodes de production conventionnelles ?

Nous opérons à l'échelle pilote pour une production rouleau à rouleau avec un traitement standardisé à une vitesse de 1 m/min, bien que nous ayons la capacité d'augmenter le débit, cela donne une production de 18 000 cm2 en 20 minutes par rapport à la méthode typique de revêtement par centrifugation où 156 cm2 peuvent être produits. enduit dans le même laps de temps.