Après six années de développement, le véhicule électrique à énergie solaire de la startup technologique néerlandaise, baptisé « le 0 », est prêt à faire ses débuts. Ce véhicule innovant a la capacité de passer des mois sans avoir besoin d’être rechargé, établissant ainsi une nouvelle norme d’efficacité dans le transport électrique. 

Des chercheurs de l'Université Lehigh ont développé un nouveau matériau quantique cela pourrait révolutionner considérablement l’efficacité des panneaux solaires. Ce matériau innovant, associant cuivre, séléniure de germanium (GeSe) et sulfure d'étain (SnS), a démontré une efficacité quantique externe (EQE) allant jusqu'à 190 %. Ce chiffre dépasse les limites d’efficacité conventionnelles, ce qui suggère une percée qui pourrait transformer la récupération de l’énergie solaire.

Comprendre la percée en matière d'efficacité

Les cellules solaires convertissent la lumière du soleil en électricité et leur efficacité est évaluée par l'EQE, qui plafonne traditionnellement à 100 %. Cette efficacité de 100 % signifie que chaque photon de lumière génère un électron d’électricité. Cependant, le nouveau matériau développé à Lehigh utilise un mécanisme connu sous le nom de génération d'excitons multiples (MEG), dans lequel des photons de haute énergie peuvent produire plus d'un électron, poussant ainsi l'efficacité au-delà de la barrière des 100 %.

Ce qui distingue ce matériau, c'est son utilisation d'« états de bande intermédiaire » – des niveaux d'énergie spécifiques au sein du matériau qui améliorent sa capacité à convertir l'énergie solaire. Ces niveaux d’énergie sont idéalement situés pour exploiter les photons que les cellules solaires conventionnelles gaspilleraient. Le matériau exploite une gamme plus large du spectre solaire en absorbant une lumière supplémentaire dans les spectres infrarouge et visible, augmentant ainsi la production d'électricité.

La science derrière l'innovation

 
Schéma de la cellule solaire à couches minces avec CuxGeSe/SnS comme couche active. Crédit : Ekuma Lab / Université Lehigh

Les performances impressionnantes du matériau reposent sur une manipulation structurelle précise au niveau moléculaire. En insérant des atomes de cuivre dans des couches de GeSe et de SnS, les chercheurs ont créé une structure bidimensionnelle étroitement liée qui permet des interactions photoniques uniques avec le matériau. Ces interactions se produisent dans les espaces de Van der Waals, de minuscules espaces entre les couches du matériau où résident les atomes de cuivre.

Grâce à des simulations informatiques approfondies et à des méthodes expérimentales, l'équipe a perfectionné une technique permettant le placement exact des atomes de cuivre, minimisant ainsi les effets indésirables tels que le regroupement, qui pourraient compromettre les performances du matériau.

Perspectives d'avenir : défis et opportunités

Le développement d'un nouveau matériau quantique avec une efficacité quantique allant jusqu'à 190 % par des chercheurs de l'Université de Lehigh pourrait faire progresser considérablement les transports alimentés par l'énergie solaire, notamment les voitures, les camions et les bus.

Ce matériau révolutionnaire, capable de capter efficacement un large spectre de lumière solaire, répond aux limites actuelles des véhicules à énergie solaire en fournissant suffisamment d'énergie pour les déplacements plus lourds et sur de longues distances sans recourir aux combustibles fossiles.

L'intégration de ces cellules solaires à haut rendement dans la conception des véhicules offre la possibilité de réduire considérablement les émissions de carbone, en particulier dans les véhicules à usage intensif comme les bus et les camions, où les coûts de carburant et l'impact environnemental sont des préoccupations importantes.

À mesure que ces cellules solaires avancées seront développées pour une utilisation pratique, elles pourraient transformer la dynamique économique et environnementale à l’échelle mondiale. La réduction des coûts d’exploitation des véhicules et des émissions de carbone pourrait conduire à des économies financières substantielles et à une meilleure santé publique grâce à un air plus pur.

De plus, le passage aux véhicules fonctionnant à l’énergie solaire réduirait la dépendance mondiale à l’égard du pétrole, renforcerait la stabilité géopolitique et favoriserait la création d’emplois dans les secteurs des énergies renouvelables. Ce changement représente une étape cruciale vers un transport mondial durable, s’alignant sur des objectifs environnementaux plus larges et ouvrant la voie à un avenir plus propre et plus durable.

Même si les résultats sont prometteurs, il reste encore du chemin à parcourir avant de commercialiser ce matériau. L’intégration de ce nouveau matériau quantique dans les systèmes d’énergie solaire existants nécessite des recherches et développements supplémentaires. Bien qu’avancé, le processus de production doit être étendu pour une application pratique dans l’industrie de l’énergie solaire.

Les avantages potentiels de cette technologie sont vastes. En augmentant considérablement l’efficacité des cellules solaires, nous pouvons progresser vers des solutions énergétiques plus durables, réduisant ainsi notre dépendance aux combustibles fossiles et diminuant l’impact environnemental de la production d’énergie.

Les travaux du professeur Chinedu Ekuma et de son équipe de l'université de Lehigh représentent une avancée significative dans le domaine du photovoltaïque. Leur développement remet en question les limites existantes et ouvre de nouvelles voies pour l’avenir des énergies renouvelables. À mesure que cette technologie progresse, elle pourrait conduire à des systèmes d’énergie solaire plus abordables et plus efficaces, rendant l’énergie solaire plus accessible dans le monde entier et contribuant à répondre aux besoins énergétiques mondiaux.

À propos de l’auteur

Robert Jennings est co-éditeur de InnerSelf.com avec sa femme Marie T Russell. Il a fréquenté l'Université de Floride, le Southern Technical Institute et l'Université de Floride centrale avec des études en immobilier, développement urbain, finance, ingénierie architecturale et enseignement élémentaire. Il était membre du US Marine Corps et de l'US Army ayant commandé une batterie d'artillerie de campagne en Allemagne. Il a travaillé dans le financement immobilier, la construction et le développement pendant 25 ans avant de lancer InnerSelf.com en 1996.

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