Une batterie solaire entièrement organique stocke la lumière du soleil pendant 48 heures en utilisant uniquement de l'eau et des molécules organiques

Des chercheurs allemands ont créé https://www.tum.de/en/news-and-events/all-news/press-releases/details/sunlight-in-power-out-long-after-sunset une "batterie solaire" entièrement organique qui capte la lumière du soleil, stocke l'énergie pendant plus de deux jours et la restitue sous forme d'électricité. Cette batterie utilise un cadre organique covalent (COF) poreux et bidimensionnel issu du naphtalène-diimide qui combine les fonctions photovoltaïques et électrochimiques dans un seul matériau léger. Cette conception sans métal offre une option plus durable pour l'alimentation hors réseau.

Le COF agit à la fois comme un absorbeur de lumière et comme un réservoir de charge. Lorsqu'il est éclairé, il génère des paires électron-trou et piège les charges résultantes dans ses pores ordonnés. Dans des conditions aqueuses, ces charges restent stables pendant au moins 48 heures - un temps de rétention sans précédent pour cette catégorie de matériaux - et peuvent être déchargées à la demande pour faire fonctionner une charge externe. L'équipe a mesuré une capacité spécifique de 38 milliampères-heure par gramme, surpassant les nitrures de carbone, les semi-conducteurs polymères et les cadres métallo-organiques comparables.

Les molécules d'eau contribuent à préserver l'énergie stockée. Au lieu d'éteindre les charges, l'eau se réarrange autour de la structure COF et forme une barrière énergétique qui empêche la recombinaison. Les études confirment que cette interaction stabilise les électrons piégés sans nécessiter d'ions ou de centres métalliques.

Des simulations menées par des spectroscopistes de l'université technique de Munich ont exploré plusieurs scénarios de stabilisation des charges et ont montré comment la conception moléculaire, l'architecture de la structure et le milieu environnant agissent ensemble pour verrouiller les charges en place. La simplicité du mécanisme - des blocs de construction organiques et de l'eau - contribue à expliquer la robustesse du matériau en cas de cycles.

Des essais pratiques ont mis en évidence cette robustesse : le dispositif a conservé plus de 90 % de sa capacité après des cycles répétés de charge et de décharge. Ces performances font de la plateforme COF un candidat prometteur pour le stockage intégré de l'énergie solaire, en particulier lorsque le poids, la durabilité et la rareté des matériaux sont des préoccupations majeures. Les travaux ultérieurs porteront sur la mise à l'échelle de la synthèse du cadre, l'amélioration de la densité de charge et l'intégration du matériau dans des systèmes photovoltaïques complets.