Les panneaux photovoltaïques (PV) qui ornent les toits de bâtiments à travers le monde sont devenus un signe visible de la transition vers l'énergie solaire respectueuse de l'environnement. Les chercheurs ont mis au point un nouveau type de système PV en trois dimensions utilisant des fibres optiques qui promet générateurs solaires qui sont pliables, invisible et mobile, ce qui signifie qu'ils pourraient être cachés de la vue et laissent toits panneau libre.

Fabrication du nouveau système développé à Georgia Tech commence par fibre optique du type utilisé par l'industrie des télécommunications pour transporter les données. D'abord, les chercheurs de supprimer la couche de revêtement, puis appliquer un revêtement conducteur sur la surface de la fibre avant l'ensemencement de la surface avec de l'oxyde de zinc. Ensuite, elles poussent alignés nanofils d'oxyde de zinc autour de la fibre tout comme les poils d'une brosse de bouteille. Les nanofils sont ensuite revêtus avec les matières à colorant qui convertissent la lumière en électricité.

La lumière du soleil entrant dans la fibre optique passe dans les nanofils, où il interagit avec les molécules de colorant pour produire un courant électrique. Chaque réflexion à l'intérieur de la fibre optique augmente la probabilité que la lumière interagit avec les molécules de colorant, ce qui augmente l'efficacité. Un électrolyte liquide entre les nanofils recueille les charges électriques. Le résultat est un nanofil / système hybride de fibre optique qui peut être jusqu'à six fois aussi efficace que les cellules de l'oxyde de zinc plane avec la même zone de surface.

Zhong Lin Wang, professeur Regents de l'École Technique de Géorgie Materials Science and Engineering, et son équipe ont atteint un rendement de 3,3 pour cent et espérer atteindre 7 à 8 pour cent après modification de surface. Voilà encore en deçà de la moyenne de l'ordre de 12 pour cent pour les panneaux solaires typiques, (et un long chemin off the record 41,1 pour cent d'efficacité réalisé dans un laboratoire plus tôt cette année), mais Wang affirme que le coût potentiellement plus faible de leur approche pourrait rendre attrayant pour de nombreuses applications.

Aussi, parce que les fibres optiques pourraient être utilisés pour mener la lumière du soleil dans les murs d'un bâtiment où les nanostructures se convertir à l'électricité, une grande partie du système peut rester caché du monde extérieur, donnant les architectes et les concepteurs de nouvelles options pour l'intégration PV dans les bâtiments, les véhicules et même l'équipement militaire.

"Cela va vraiment donner quelques nouvelles options pour les systèmes photovoltaïques", a déclaré Wang. "Nous pourrions éliminer les problèmes esthétiques de panneaux photovoltaïques sur le bâtiment. Nous pouvons également envisager des systèmes photovoltaïques pour fournir de l'énergie aux véhicules garés, et pour charger le matériel militaire mobiles, où les tableaux traditionnels ne sont pas pratiques ou que vous ne voulez pas les utiliser."

Wang et son équipe de recherche ont produit des générateurs sur fibre optique jusqu'à 20 centimètres de longueur en utilisant la fibre optique de quartz traditionnelle, mais ils aimeraient utiliser la fibre de polymère moins coûteux de réduire le coût. Ils envisagent également d'autres améliorations, comme une meilleure méthode pour collecter les redevances et un revêtement de surface d'oxyde de titane qui pourraient encore accroître l'efficacité.

Bien qu'il pourrait être utilisé pour les grands systèmes photovoltaïques, Wang ne vous attendez pas à ses cellules solaires pour remplacer les dispositifs de silicium de sitôt. Mais il ne croit qu'ils vont élargir les applications potentielles de l'énergie photovoltaïque.