Une nouvelle approche de conception et des matériaux organiques spécialisés contribuent à améliorer l’efficacité des cellules solaires côte à côte, transformant la production d’électricité côte à côte.
L’énergie solaire est l’une des principales sources d’énergie bon marché et renouvelable, et un outil essentiel pour aider à atténuer l’aggravation de la crise climatique. La méthode la plus largement utilisée pour convertir l’énergie solaire en électricité consiste à utiliser des cellules solaires, qui génèrent un courant électrique lorsqu’elles sont exposées à la lumière du soleil. Par conséquent, le développement de cellules solaires bon marché, fiables et efficaces est d’une importance capitale pour la transition des combustibles fossiles vers cette forme d’énergie propre.
Les cellules solaires conventionnelles sont généralement fabriquées à l’aide de divers semi-conducteurs, qui sont des matériaux conçus pour gérer et contrôler le flux de courant électrique dans les appareils électroniques. Les semi-conducteurs organiques, des matériaux composés principalement d’atomes de carbone, sont très populaires dans le domaine car ils sont abondants dans la nature, abordables pour être traités au niveau industriel, et les cellules solaires ultérieures fabriquées à partir de ceux-ci sont flexibles et transparentes.
Cependant, le problème est que leur efficacité, en particulier la vitesse à laquelle la lumière solaire entrante est convertie en énergie utilisable, est limitée. De plus, la plupart des molécules organiques ne peuvent générer de l’électricité que lorsqu’elles sont exposées à la lumière de certaines longueurs d’onde, ce qui signifie que pour tirer parti de l’ensemble du spectre solaire, qui comprend le rayonnement infrarouge et ultraviolet en plus de la lumière visible, des cellules solaires organiques sont généralement construites. en utilisant un grand volume. Un certain nombre de films différents, chacun sensible à une fraction du spectre de rayonnement solaire.
« Les cellules photovoltaïques organiques conventionnelles ont une structure en sandwich, c’est-à-dire que les films organiques qui génèrent du courant par la lumière du soleil sont pris en sandwich verticalement entre deux électrodes », a expliqué Masahiro Hiramoto, professeur aux Instituts nationaux des sciences naturelles et à l’Université des études avancées. au Japon. « Plus précisément, sur un substrat en verre, l’électrode transparente, le film organique et l’électrode métallique sont déposés séquentiellement dans la direction verticale. Par conséquent, le courant induit par la lumière circule dans la direction verticale par rapport à la surface du substrat. »
Étant donné que différents semi-conducteurs organiques réagissent différemment à la lumière du soleil, il y a un impact négatif sur la conception et la taille du « sandwich » qui constitue la cellule solaire en tandem.
« Dans le cas des cellules organiques colonnaires conventionnelles, il existe de sérieuses limitations à la combinaison de plusieurs matériaux car l’amplitude du courant généré par chacune des différentes couches organiques doit être égale », a déclaré Hiramoto. « Il s’agit d’une limitation sévère pour la fabrication de cellules tandem. »
Approche latérale
Pour surmonter cet obstacle, les chercheurs ont conçu un nouveau type de cellule solaire avec un agencement d’électrodes différent par rapport au film sandwich, supprimant toute restriction sur le courant traversant chaque film. Cette nouvelle conception a été surnommée la cellule solaire latérale car le courant passe maintenant horizontalement au lieu de verticalement.
« Les cellules photovoltaïques latérales contiennent deux électrodes, qui sont déposées sur les bords latéraux droit et gauche du film organique », a expliqué Hiramoto. « Par conséquent, le courant induit par la lumière dans le film organique circule dans la direction latérale par rapport à la surface du substrat. Cela signifie qu’un nombre infini de couches organiques peuvent être empilées librement sans restriction dans le but d’utiliser l’ensemble du spectre solaire. C’est un rêve pour les scientifiques des cellules solaires.
Bien que cet agencement d’électrodes permette un courant différent dans chaque film, il présentait encore certains inconvénients, que l’équipe a résolus. leurs études Publié dans Bonne condition physique a. Les épaisseurs de film sont généralement de l’ordre du nanomètre avec une longueur de quelques millimètres (parfois des centimètres). Par conséquent, les électrons déplacés par la lumière entrante doivent parcourir une distance beaucoup plus grande pour atteindre les électrodes dans les cellules solaires latérales que dans les cellules colonnaires conventionnelles.
Cette différence de distance rend la cellule plus sensible à la concentration d’électrons et à une propriété du matériau comme le mouvement de l’électron ou la vitesse à laquelle il se déplace à travers un film.
« La distance potentielle de circulation du courant dans les membranes organiques a été déterminée comme étant de l’ordre de centaines de nanomètres en raison de leur faible mobilité », a ajouté Hiramoto. Par conséquent, nous ne pouvons fabriquer des cellules colonnaires que parce que la distance du flux de courant est égale à l’épaisseur du film (la distance entre deux électrodes), c’est-à-dire inférieure à 1 μm. Cependant, étant donné que des matériaux organiques à haut degré de mobilité ont été développé plus récemment, la distance potentielle du flux de courant a augmenté. Le courant dans les films organiques est de l’ordre du millimètre. Par conséquent, il est maintenant plus facile de fabriquer des cellules solaires organiques à défilement latéral.
stimulants pour améliorer l’efficacité
Afin d’améliorer les conceptions existantes de cellules solaires côte à côte, Hiramoto et ses collègues ont ajouté des impuretés intentionnelles aux matériaux organiques, un processus appelé dopage. Les interactions entre le semi-conducteur et l’impureté visée augmentent le nombre d’électrons libres pouvant être utilisés pour générer un courant électrique.
Les scientifiques ont travaillé avec un sandwich composé de deux films de semi-conducteurs organiques de 100 nm d’épaisseur appelés C8-BTBT et PTCDI-C8. Le premier était dopé au F4TCNQ, et ce dernier avec Cs2co3qui sont de bons donneurs d’électrons.
« Le dopage, c’est-à-dire l’ajout d’une petite quantité d’une impureté donneur ou accepteur d’électrons des couches organiques, donne des couches organiques à la fois riches et pauvres en électrons », a expliqué Hiramoto. La cellule solaire a été améliorée.
Les chercheurs ont expérimenté la quantité d’impuretés ajoutées aux films organiques et ont étudié leur effet sur la génération actuelle. En conséquence, ils ont trouvé des niveaux de dopage optimaux qui ont presque doublé le courant électrique généré par la lumière incidente dans leurs cellules solaires côte à côte.
Les cellules solaires de preuve de concept ne mesuraient qu’une fraction de millimètre, et davantage de travail est nécessaire avant que cela puisse être mis à l’échelle et mis en pratique. Cependant, les scientifiques disent qu’ils espèrent que les progrès de la science des matériaux rendront cela possible dans les années à venir.
Avancement dans le domaine de l’adhésion [compounds] dit Hiramoto. Beaucoup de mobilité organique [materials], qui permet au courant de circuler au-dessus de la distance de commande en centimètres, sera développée d’ici 10 ans. Ensuite, la nouvelle cellule solaire organique existante pourra être mise en pratique.
La période des impôts approche et Lenovo Australie aide votre entreprise à éviter la ruée avec les premières offres EOFY qui peuvent vous offrir une vaste gamme de nouveaux appareils. Il ne s’agit pas seulement de petites réductions ou d’anciens appareils : utilisez un code EOFY24 Vous pouvez enregistrer un ThinkPad Obtenez jusqu’à 57 % de réduction ou économisez jusqu’à 55 % sur un Groupe de réflexion Tout en un ou un mini PC.
Lenovo est connu pour sa famille ThinkPad axée sur les entreprises, qui comprend des fonctionnalités supplémentaires qui rendent la gestion de votre flux de travail plus robuste, plus sécurisée et plus pratique. La gamme ThinkPad couvre une large gamme d’ordinateurs portables, des modèles puissants mais abordables aux puissantes stations de travail mobiles, en passant par les 2-en-1 et même les incroyablement cool. ThinkPad X1 Fold 16 (Actuellement 47 % de réduction) Il dispose d’un écran flexible et pliable.
Si ce n’est pas déjà fait, n’oubliez pas de vous connecter à votre entreprise Lenovo Pro. L’adhésion est entièrement gratuite et donne accès au Lenovo Business Store (y compris un accès anticipé aux meilleures offres), des économies supplémentaires et même des conseils individuels de la part des spécialistes des petites entreprises de Lenovo.
Cependant, pour vous assurer de ne pas manquer trop d’avantages pour votre colonne vertébrale, nous avons mis en évidence ci-dessous certaines des meilleures options.
LN2 est couramment utilisé pour overclocker les processeurs Intel et AMD. Cependant, ce n’est pas tous les jours que nous voyons quelqu’un utiliser la même méthode de refroidissement sur un SoC Apple série M, comme Geekerwan l’a fait avec le M4.
Jekerwan (via Les appareils de Tom) a mesuré les performances du M4 dans sa configuration de base 3+6 (3 cœurs de performance + 6 cœurs d’efficacité) mais a déjà acquis un modèle 4+6 pour des tests plus approfondis. Geekerwan a inséré un plateau Kingpin Cooling T-Rex Rev 4 CPU LN2 à l’arrière de l’iPad Pro, probablement à l’endroit où se trouve le processeur M4, et l’a rempli d’azote liquide pour garder la puce froide tout en fonctionnant à 4,41 GHz.
L’iPad Pro M4 avec LN2 a obtenu 4 001 points au test monocœur Geekbench 6, 28 % plus rapide que le M3 Max du MacBook Pro 16 pouces dans le même test. De plus, le M4 a surpassé de 44 % le M2 Ultra de Mac Studio. Bien qu’il manque de refroidissement actif, l’iPad Pro M4 obtient un excellent score. Même dans son état normal, les performances monocœur du M4 sont élevées, dépassant la barre des 3 000 mètres. Dans les derniers mètres, l’azote liquide a aidé le M4 à atteindre la ligne d’arrivée.
Cependant, les performances multicœurs du M4 n’ont pas répondu aux attentes. Ses performances étaient 54 % plus lentes que celles du M3 Max et 57 % plus lentes que celles du M2 Ultra. Geekerwan a fourni plusieurs entrées Geekbench 6, avec le score multicœur le plus élevé de 14 785 points.
KitGuru dit : Un faible score multicœur est à prévoir puisque le M4 a beaucoup moins de cœurs que le M3 Max et le M2 Ultra. Cependant, nous nous attendons à ce qu’Apple lance un SoC M4 avec un nombre de cœurs plus élevé, ce qui rapprocherait le chipset M4 en termes de performances multicœurs des générations précédentes.
L’imagerie du Soleil avec un filtre alpha à hydrogène révèle d’étonnantes structures dynamiques au sein de sa chromosphère.
Heureusement, il existe de nombreuses méthodes de photographie numérique qui peuvent extraire ces détails complexes, améliorer les contrastes et cartographier les changements de luminosité des couleurs.
Les filtres de netteté et de déconvolution exploreront également les structures fines, le dernier logiciel d’édition ajoutant désormais également des méthodes de traitement d’image basées sur l’IA.
Cependant, afficher la proéminence aux limites de la chromatosphère reste un défi.
Lisez notre guide pour photographier le soleil en toute sécurité
Photo originale de Pierre. Cherchant un moyen de mettre en valeur ses exosquelettes complexes, il a décidé de s’offrir un disque inversé !
Premièrement, comment pouvons-nous mettre en évidence ces structures et ces fils externes ?
Dans cet esprit, nous pouvons faire preuve de créativité pour garantir que les points forts soient mis en valeur.
Une solution consiste à renverser l’image solaire. J’ai canalisé Salvador Dali pour créer ce que j’appelle un effet de « transformation d’aile solaire ».
Cela retourne le disque de notre Soleil et place la proéminence solaire au centre de la scène.
Avant d’appliquer cette technique, gardez à l’esprit qu’elle mettra en évidence les défauts de vos données brutes, utilisez donc uniquement les données les plus claires et de la plus haute résolution.
Notre image de départ (avant l’image ci-dessus) était un mélange des six meilleures rafales de 2 000 images 16 bits.
Cela a généré beaucoup de données pour le traitement des « images chanceuses », une méthode qui augmente nos chances d’obtenir des images peu affectées par l’atmosphère terrestre.
Ici, les 3% les plus visibles sont sélectionnés, alignés et empilés dans AutoStakkert !
L’image du soleil de l’intérieur vers l’extérieur par Peter J. Ward, « Dark Star ». Cliquez pour agrandir. Crédit : Peter J. Ward
commencer
Nous avons d’abord ouvert l’image de démarrage dans Photoshop et nous sommes assurés qu’elle était au format RVB 16 bits (cliquez sur Image > Mode > Couleur RVB > 16 bits/canal).
Nous avons ensuite colorisé notre image en niveaux de gris (bien que la conversion puisse se faire sans cette étape).
Dans cet exemple, nous avons créé un dégradé de couleurs comprenant des tons noir, rouge foncé, jaune, orange et blanc pour refléter nos couleurs solaires préférées.
Colorez d’abord puis le visage
Nous avons créé ce dégradé en utilisant la modification de la carte de dégradé.
Tout d’abord, nous avons ajouté un calque de réglage du dégradé en cliquant sur Calque> Nouveau calque de réglage> Carte de dégradé> Carte de dégradé 1.
Le calque d’image et le calque de réglage apparaissent.
Cliquer sur la barre de dégradé dans la fenêtre Carte de dégradé (image ci-dessus) affiche le menu de l’éditeur de dégradé.
Ici, nous pouvons créer un dégradé personnalisé incluant les couleurs de notre choix en cliquant sur les points d’ancrage sous la barre de dégradé (image ci-dessus).
La fenêtre Color Picker est apparue, ce qui nous a permis de spécifier une couleur pour chaque point d’ancrage.
Nous avons fait cela avec du rouge, puis de l’orange et du jaune, en cliquant sur un nouveau point d’ancrage à chaque fois que nous voulions introduire une nouvelle couleur dans la barre de dégradé.
Notre image en niveaux de gris (image ci-dessus) a maintenant été colorée.
Une fois que nous étions satisfaits de nos couleurs, il était temps d’appliquer une transformation pour renverser le soleil !
Votre photo doit être parfaitement centrée sur le soleil dans un format carré.
Sinon, utilisez l’outil de recadrage dans Photoshop en cliquant sur l’icône de recadrage dans le menu de réglage (voir image ci-dessus) et en faisant glisser l’outil pour vous assurer que le soleil est centré.
Tout autre format déformera votre « horizon solaire » une fois la conversion terminée.
Ensuite, nous avons cliqué et appliqué le filtre suivant au calque d’image dans Photoshop : Filtre > Distorsion > Coordonnées polaires > Polaire à rectangulaire.
Cela a transformé notre disque solaire normalement circulaire en une forme rectangulaire, avec une zone noire en dessous (image ci-dessus).
Ensuite, nous faisons pivoter cette image en cliquant sur Image > Rotation de l’image > 180 degrés Pour que la partie « espace » de notre image apparaisse en haut.
Nous avons fait cela pour qu’une fois la conversion terminée, les pixels du soleil entourent les pixels de l’espace en forme de beignet, les plaçant au centre.
Pour terminer cette conversion, nous avons reconverti l’image en coordonnées polaires, en cliquant sur Filtre > Distorsion > Coordonnées polaires > Rectangle À la polarité.
Nous avons maintenant une image avec l’espace au centre et la surface du Soleil en périphérie (image ci-dessous).
affûtage
Cette conversion peut provoquer une distorsion importante des bords de l’image originale, comme l’indiquent les pixels allongés et flous (image ci-dessus).
Par conséquent, des données moins claires seront particulièrement visibles à ce stade. Vous pouvez recadrer l’image à nouveau pour supprimer les pixels extérieurs déformés.
Plus vos données sont bonnes, moins vous aurez besoin de recadrer lors de cette dernière étape.
Les cultures rectangulaires ou carrées fonctionnent bien à ce stade et dépendront des propriétés solaires visibles.
Aplatir les calques de réglage (cliquez sur Calque > Redresser l’image) et enregistrez le résultat (cliquez sur Fichier > Enregistrer sous) complète notre processus.
Vous pouvez voir mon soleil fini de l’intérieur vers l’extérieur en haut de la page.
3 conseils rapides
Pour éviter les pixels de contour déformés, utilisez uniquement des données de la plus haute qualité pour la conversion.
Assurez-vous que l’image est carrée et centrée sur le soleil pour créer un horizon solaire parfaitement circulaire.
Modifiez la quantité de zone sombre autour du soleil dans l’image de départ pour redimensionner le disque central après la conversion.
Êtes-vous astrophotographe? Que vous soyez débutant expérimenté, n’oubliez pas de nous envoyer vos photos.
