Des scientifiques de l’Ocean University of China, située à Qingdao, et de la Yunnan Normal University, à Kunming, ont développé une cellule solaire à pigment photosensible efficace et flexible qu’ils ont ensuite recouverte d’une couche extrêmement fine de graphène - l’épaisseur d’un atome - enrichie en électron. Ces nouvelles cellules solaires peuvent produire de l’électricité, quel que soit le temps, puisqu’elles réagissent aussi bien à la lumière qu’aux gouttes de pluie. Sous la lumière du soleil, leur rendement électrique optimal atteint un taux de conversion de 6,53 %, et en cas de pluie, les gouttes peuvent produire plusieurs centaines de microvolts.

« Le graphène a beaucoup d’avantages, mais il est surtout connu pour sa très bonne conductivité. L’ajout d’une simple couche de graphène de l’épaisseur d'un atome facilite le déplacement des électrons à la surface de la cellule », ont expliqué les chercheurs dans la revue de langue allemande Angewandte Chemie. « S’il y a de l'eau, le graphène lie ses électrons avec les ions chargés positivement.

Le graphène convertit chaque goutte de pluie en microampères

Comme certains le savent sans doute, ce processus porte de nom d’interaction acide-base de Lewis », ont encore déclaré les chercheurs. Le graphène convertit chaque goutte de pluie en microampères et la pluie en centaines de microvolts. Mais, le processus est loin d’être parfait. Le taux de conversion de la lumière et de l’eau en électricité ne dépasse pas 6,53 %. Comparativement, les panneaux solaires classiques affichent un taux de conversion de l'énergie proche de 15 %. Et les panneaux les plus performants, encore testés dans les laboratoires, affichent un taux de conversion de 22 %.

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Structure et composants des cellules solaires excitées par la lumière du soleil et de la pluie : (a) irradiation frontale; (b) irradiation arrière. (crédit : Ocean University of China / Yunnan Normal University)

Ces panneaux tous temps paraissent très inefficaces, sans parler du coût extrêmement élevé de fabrication du graphène. Néanmoins, dans des régions où il pleut énormément, comme au Royaume-Uni par exemple, ces panneaux pourraient remplacer les panneaux solaires classiques, qui produisent finalement 10 % à 25 % d'énergie en moins à cause du climat peu ensoleillé. Ce qui fait dire aux chercheurs que leurs « cellules solaires tous temps peuvent contribuer à résoudre la crise de l'énergie ».