Des chercheurs de l’Université de Corée ont développé une nouvelle conception de nanomatériaux utilisant des nanosphères d’or auto-assemblées qui améliore considérablement l’absorption de l’énergie solaire. Cette avancée majeure répond à un défi majeur dans le domaine des énergies renouvelables : capter l’ensemble du spectre de la lumière solaire, y compris les longueurs d’onde au-delà de la lumière visible.
Le défi de l’absorption du spectre solaire
Les technologies solaires actuelles ont du mal à absorber efficacement toute la gamme du rayonnement solaire. Bien que des matériaux tels que les nanoparticules d’or et d’argent soient prometteurs, leur absorption est généralement limitée aux longueurs d’onde visibles. Capturer la lumière proche infrarouge, qui constitue une part importante de la lumière solaire, reste difficile. Cela est essentiel car un spectre d’absorption plus large se traduit directement par une efficacité de conversion d’énergie plus élevée.
La solution : des supraballes dorées à auto-assemblage
L’équipe de l’Université de Corée, dirigée par Seungwoo Lee, a relevé ce défi en concevant des « supraballs » – des amas de nanoparticules d’or qui s’assemblent spontanément en minuscules sphères. En ajustant soigneusement le diamètre de ces supraballs, ils ont maximisé l’absorption sur une plus large gamme de longueurs d’onde.
Simulation et fabrication
Les chercheurs ont d’abord utilisé des simulations informatiques pour optimiser la conception du supraball, prévoyant une efficacité d’absorption supérieure à 90 %. Ensuite, ils ont créé un film de ces supraballes en séchant une solution liquide sur un générateur thermoélectrique, un dispositif qui convertit directement la lumière en électricité. En particulier, le processus ne nécessite pas de conditions de salle blanche spécialisées ni de températures extrêmes, ce qui le rend hautement évolutif.
Résultats de performances
Des tests avec un simulateur solaire à LED ont montré que le générateur recouvert de supraball absorbait environ 89 % de la lumière solaire, soit près du double du taux d’absorption (45 %) d’un dispositif similaire utilisant des nanoparticules d’or conventionnelles.
“Nos supraballes plasmoniques offrent un moyen simple de récolter l’intégralité du spectre solaire”, explique le Dr Lee.
Implications pour les énergies renouvelables
Cette technologie pourrait réduire considérablement les coûts et améliorer l’efficacité des systèmes solaires thermiques et photothermiques. La simplicité de fabrication le rend potentiellement viable pour un déploiement à grande échelle. Le principal avantage est que cette approche pourrait rendre l’énergie solaire à haut rendement plus accessible, accélérant ainsi la transition vers des sources renouvelables.
La recherche a été publiée dans ACS Applied Materials & Interfaces.
https://doi.org/10.1021/acsami.5c23149
Ce développement représente une étape importante vers une récupération de l’énergie solaire plus efficace et plus abordable, ouvrant potentiellement la voie à une nouvelle génération de technologies renouvelables.
