Si la veste fournit de l'énergie solaire

22/10/2020 Empa

Notre faim d'énergie est insatiable, elle continue même à augmenter avec l'offre croissante de nouveaux "gadgets" électroniques. De plus, nous sommes presque toujours en déplacement et nous dépendons donc d'une alimentation électrique permanente pour recharger notre smartphone, notre tablette et notre ordinateur portable. À l'avenir, les prises électriques à cette fin pourraient devenir obsolètes. L'électricité proviendrait alors directement de nos propres vêtements. Grâce à un nouveau polymère qui est utilisé sur les fibres textiles, les vestes, les T-shirts, etc., ces derniers pourraient bientôt fonctionner comme des capteurs solaires et donc comme un fournisseur d'énergie mobile.

Rendre les matières luminescentes flexibles

Aujourd'hui déjà, l'industrie solaire utilise des matériaux capables d'utiliser la lumière indirecte ou ambiante pour la production d'énergie. Ces matériaux contiennent des matériaux luminescents spéciaux et sont connus sous le nom de "luminescent solar concentrators", ou LSC. Les matières luminescentes des LSC captent les rayons lumineux indirects, c'est-à-dire la lumière ambiante diffuse, et les transmettent à la cellule solaire proprement dite, qui convertit ensuite la lumière en énergie électrique. Cependant, les LSC ne sont actuellement disponibles que sous forme de composants rigides et ne conviennent pas à l'utilisation dans les textiles car ils ne sont ni flexibles ni perméables à l'air et à la vapeur d'eau. Une équipe interdisciplinaire de chercheurs dirigée par Luciano Boesel du département "Biomimetic Membranes and Textiles" a maintenant réussi à incorporer plusieurs de ces substances luminescentes dans un polymère qui offre exactement cette flexibilité et cette perméabilité à l'air.

Un polymère éprouvé aux propriétés raffinées

Ce nouveau matériau est basé sur les "Amphiphilic Polymer Co-Networks", en français "réseau de polymères amphiphiles" ou APCN, un polymère connu depuis longtemps dans la recherche et déjà disponible sur le marché sous forme de lentilles de contact en silicone-hydrogel. Les propriétés particulières du polymère - perméabilité à l'air et à la vapeur d'eau ainsi que flexibilité et stabilité - sont également bénéfiques pour l'œil humain et résultent des propriétés chimiques particulières. "Ce qui est important pour le choix de ce polymère exactement, c'est que nous sommes capables d'incorporer deux substances luminescentes non miscibles à l'échelle du nanomètre et de leur permettre d'interagir. Il existe également d'autres polymères dans lesquels ces substances luminescentes peuvent être intégrés, mais ce faisant, ils s'agglutineraient et la production d'énergie ne serait plus possible", explique Luciano Boesel.

Capteurs solaires luminescent pour les vêtements

En collaboration avec des collègues des départements "Thin Films and Photovoltaics" et "Advanced Fibers" de l'Empa, l'équipe de Luciano Boesel a ajouté deux substances luminescentes différents au tissu de gel, ce qui en fait un capteur solaire flexible. Tout comme sur les collecteurs de grande surface, les matériaux luminescents captent ici un spectre de rayons lumineux beaucoup plus large que ce qui est possible avec le photovoltaïque classique. Les nouveaux capteurs solaires peuvent être appliqués aux fibres textiles sans que le textile ne devienne cassant et susceptible de se fissurer ou que la vapeur d'eau sous forme de sueur ne s'accumule à l'intérieur. Les capteurs solaires portés sur le corps offrent d'immenses avantages pour répondre à la demande d'énergie toujours croissante, notamment pour les appareils portables.

Full bibliographic information


C Huang, K Jakubowski, S Ulrich, S Yakunin, M Clerc, C Toncelli, RM Rossi, MV Kovalenko, LF Boesel; Nano-domains assisted energy transfer in amphiphilic polymer conetworks for wearable luminescent solar concentrators; Nano Energy 76 (2020); https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2020.105039
Attached files
  • Dans le cadre du projet, différents phosphores ont été étudiés pour leur potentiel de production d'énergie. Image: Empa
  • Le capteur solaire nouvellement développé lorsqu'il est irradié par une lumière LED bleue : le matériau polymère est si flexible qu'il peut être plié avec une pincette. Image: Empa