Innovation : des oignons rouges pour protéger les panneaux solaires ?

Les panneaux photovoltaïques ont une faiblesse : leurs cellules solaires, exposées en permanence au soleil, subissent une dégradation progressive due aux rayons ultraviolets (UV). Pour prolonger leur durée de vie, elles sont généralement recouvertes de films protecteurs fabriqués à partir de matériaux pétrosourcés tels que le polyfluorure de vinyle (PVF) ou le polyéthylène téréphtalate (PET). Ces matériaux, bien que efficaces, posent des problèmes environnementaux liés à leur production et à leur fin de vie.​

Dans une quête de solutions plus durables, des chercheurs de l’université de Turku (Finlande), en collaboration sa consoeur, l’université Aalto, et celle de Wageningen aux Pays-Bas, ont exploré l’utilisation de matériaux biosourcés pour créer des films de protection UV. Leur attention s’est portée sur la nanocellulose, une matière obtenue en décomposant la cellulose en fibres à l’échelle nanométrique. En la combinant avec des extraits naturels, ils ont cherché à développer des films capables de bloquer efficacement les rayons UV tout en étant respectueux de l’environnement.

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L’oignon rouge, un colorant naturel aux propriétés étonnantes

Parmi les additifs testés, l’extrait de pelure d’oignon rouge s’est révélé particulièrement prometteur. Riche en anthocyanines, des pigments naturels aux propriétés antioxydantes, cet extrait confère au film de nanocellulose une capacité remarquable à filtrer les UV. Les tests ont montré que ce film bloque 99,9 % des rayons UV jusqu’à une longueur d’onde de 400 nanomètres. Cela surpasse même les filtres commerciaux à base de PET utilisés comme référence dans l’étude .​

Rustem Nizamov, doctorant à l’université de Turku, souligne : “Les films de nanocellulose traités avec un colorant d’oignon rouge sont une option prometteuse pour les applications où le matériau de protection doit être biosourcé.” Le projet est financé par le Conseil de la recherche de Finlande dans le cadre du programme BioEST. Cette découverte démontre que des solutions innovantes et respectueuses de l’environnement sont possibles en combinant des matériaux naturels avec des technologies avancées.

Maintenir la transparence pour une efficacité optimale

Un défi majeur dans le développement de films de protection biosourcés est de préserver la transmission de la lumière visible et infrarouge, essentielle au fonctionnement des cellules solaires. Le film teinté à l’oignon rouge excelle précisément dans ce domaine. Sa transmission lumineuse dépasse 80 % dans la plage de 650 à 1 100 nanomètres . Cette performance garantit que les cellules solaires continuent de capter efficacement l’énergie solaire tout en étant protégées des dommages UV.​

En comparaison, d’autres additifs naturels comme la lignine (biomolécule issue du bois), bien que possédant des propriétés absorbantes des UV, présentent une couleur foncée qui limite leur transparence et donc leur efficacité dans des applications nécessitant une transmission lumineuse élevée.

Films UV biosourcés : une durabilité confirmée par des tests accélérés

Pour évaluer la longévité de ces films biosourcés, les chercheurs ont soumis les échantillons à une exposition lumineuse artificielle pendant 1 000 heures. Cela équivaut à environ une année d’ensoleillement en Europe centrale. Les résultats ont montré que le film à base d’oignon rouge maintenait ses propriétés protectrices et sa transparence tout au long de cette période. C’est donc mieux que d’autres films testés, qui ont vu leurs performances diminuer avec le temps.

Des modèles prédictifs basés sur ces tests suggèrent que ce film pourrait protéger les cellules solaires pendant environ 8 500 heures, contre seulement 1 500 heures pour les filtres commerciaux actuels. Cette solution permettrait donc non seulement de s’affranchir de films UV pétrosourcés mais aussi de gagner en durabilité.

Vers des applications plus larges et durables

Bien que l’étude ait principalement porté sur des cellules solaires sensibilisées aux colorants, particulièrement sensibles aux UV, les chercheurs estiment que ces films biosourcés pourraient également être utilisés pour protéger d’autres types de cellules solaires, telles que les cellules pérovskites ou organiques. De plus, la biodégradabilité de ces films ouvre la voie à des applications dans des domaines où la durabilité et la fin de vie des matériaux sont cruciales.

À l’avenir, l’objectif des chercheurs est de développer des cellules solaires biodégradables pouvant être utilisées comme sources d’énergie pour des capteurs, par exemple dans les emballages alimentaires. Kati Miettunen, professeure en ingénierie des matériaux à l’université de Turku, ajoute : “L’industrie forestière s’intéresse au développement de nouveaux produits de haute qualité. Dans le domaine de l’électronique, ceux-ci pourraient également être des composants pour les cellules solaires.”

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