Batterie à flux redox au Vanadium intégrant des modules CIGS

Des scientifiques de l’Institut espagnol de recherche sur l’énergie IREC Catalogne et de l’Université finlandaise Aalto ont combiné des batteries à flux redox au vanadium (VRFB) avec des mini modules solaires à base de cuivre, d’indium, de gallium et de sélénium (CIGS) au sein d’un seul appareil, dans le but de tirer parti de leur densité énergétique élevée.

Les chercheurs ont déclaré que la haute tension des VRFB représentait un défi pour l’intégration des dispositifs PV, car les premiers augmentaient continuellement l’état de charge de la batterie, tandis que l’unité PV devait correspondre correctement aux besoins énergétiques du système de stockage.

« Le principal défi à résoudre pour le système intégré consiste à faire correspondre le point de puissance maximale PV et la batterie à flux redox compte tenu du décalage potentiel inhérent de cette dernière », ont-ils déclaré.

Ils ont intégré des mini-panneaux du spécialiste américain des CIGS SoloPower sous forme de photo-électrodes intégrées aux batteries, sans électronique de puissance supplémentaire. La feuille de CIGS a été découpée en petites cellules de 5,1 cm2 à 5,3 cm2. Le groupe de recherche les a utilisés pour fabriquer des modules PV à trois et quatre cellules, qu’ils ont appelés respectivement « 3CM » et « 4CM ». Les panneaux avaient des potentiels et des densités de courant différents en circuit ouvert.

« Les zones géométriques finales des 3CM et 4CM étaient de 16 et 20,4 cm2 », ont déclaré les chercheurs.

Les tests de charge/décharge photo-assistés ont été réalisés dans une cellule électrochimique adaptée. Le module CIGS a été intégré par couplage du côté négatif de la cellule, entre la fenêtre en Poly (méthacrylate de méthyle) (PMMA) et le collecteur de courant en graphite. Une électrode de référence a été insérée dans le côté négatif de la cellule.

Les scientifiques ont illuminé les panneaux avec un simulateur solaire PEC-L01. Le photocourant généré par le système PV et le potentiel en circuit ouvert dans la cellule ont été suivis d’un potentiostat biologique VMP3, qui contrôle la tension et mesure le courant résultant.

Les universitaires ont affirmé que le test a montré que les cellules CIGS avaient une tension en circuit ouvert de 0,6 V, un courant de court-circuit de 35 Ma cm2 et un rendement de 10,3%.

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 » Des stratégies d’interconnexion alternatives telles que l’interconnexion monolithique pourraient probablement conduire à une meilleure efficacité des cellules solaires que la méthode de tabulation utilisée dans le présent travail « , ont-ils expliqué.

Les valeurs de tension en circuit ouvert obtenues pour les mini panneaux étaient suffisamment élevées, selon le groupe de recherche, pour réaliser la photocharge impartiale dans l’appareil. Cependant, la variation potentielle de la tension de la cellule de batterie a déterminé une diminution du photocourant. Dans le panneau de 4 cm, il a atteint 21%, mais il a atteint 59% dans le module de 3 cm. Cela illustre clairement que « le point de fonctionnement de ce système n’est pas optimal, donc cela pourrait probablement limiter la photocharge du VRFB », ont déclaré les chercheurs.

Le mini module avec quatre cellules connectées en série a obtenu une photocharge complète et impartiale sous 1 éclairage solaire, ce qui a entraîné une énergie élevée de 77%, une efficacité de charge solaire vers batterie de 7,5% et une efficacité globale de conversion d’énergie aller-retour de 5,0%. Ces valeurs, selon les scientifiques, dépassaient toutes les valeurs rapportées dans la littérature pour les VRFB solaires.

Le module à trois cellules, qui a été testé dans deux configurations de batterie différentes, a montré une dépendance totale du potentiel de circuit ouvert de la batterie et une performance de puissance inférieure, en raison d’une tension de cellule plus faible.

« Nous avons démontré l’énorme potentiel de ce type de système de stockage d’énergie en personnalisant pour la première fois des panneaux photovoltaïques à couche mince commerciaux, ce qui pourrait éclairer le développement futur de telles batteries solaires basées sur des configurations plus simples en utilisant la technologie déjà existante », ont conclu les scientifiques.

Ils ont présenté leur prototype de batterie dans « Adaptation des photovoltaïques Cu (In, Ga) Se2 pour une photocharge entièrement impartiale des batteries à flux redox au vanadium solaire intégrées », qui a récemment été publié dans Sustainable Energy & Fuels.

Des scientifiques de l’Institut espagnol de recherche sur l’énergie IREC Catalogne et de l’Université finlandaise Aalto ont combiné des batteries à flux redox au vanadium (VRFB) avec des mini modules solaires à base de cuivre, d’indium, de gallium et de sélénium (CIGS) au sein d’un seul appareil, dans le but de tirer parti de leur…

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