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Des panneaux photovoltaïques moins chers et plus efficaces

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De la promesse à la réalité ou du laboratoire au produit commercial, il n'y a pas loin : tirant profit des dernières découvertes dans le domaine des revêtements antiréflexion, une entreprise américaine, associée à un laboratoire de recherche, propose une nouvelle technique pour augmenter le rendement des cellules photovoltaïques classiques.

En France, il faudrait 5.000 km2 de panneaux solaires photovoltaïques pour assurer la consommation électrique nationale. © David Monniaux, Wikipedia commons

Les recherches vont bon train pour améliorer le rendement des panneaux photovoltaïques. Malgré leur popularité, les cellules solaires exploitent encore assez mal l'énergie lumineuse disponible. La réflexion de la lumière en est la principale cause. Les rayons lumineux réfléchis n'étant pas convertis en énergie électrique, les panneaux solaires actuels sont donc recouverts d'un revêtement réduisant le taux de réflexion à 6 %.

L'emploi de gaz et de très hautes températures (environ 1.000 °C) sont nécessaires pour déposer ce revêtement sur les matériaux semi-conducteurs (principalement du silicium). Ce type de dispositif est très énergivore et justifie à lui seul une grosse partie du prix de la production.

La société américaine Natcore a développé une méthode de fabrication permettant d'apposer un revêtement antiréflexion en utilisant des solutions liquides et à température ambiante. Les coûts de production en sont réduits puisqu'il ne faut plus chauffer les installations.

Bien que connu auparavant, le procédé « liquide » restait inutilisé. Lors des réactions chimiques, les concentrations en réactifs diminuent au cours du temps. Dans le cas présent, cette situation était responsable d'un certain nombre de variations dans l'épaisseur du revêtement, rendant ainsi le procédé inutilisable dans l'industrie. Des chercheurs de l'université de Rice ont donc mis au point un système qui mesure continuellement l'épaisseur du revêtement afin d'ajuster la concentration des substances actives en temps réel. De cette manière, l'épaisseur du revêtement reste constante.

Photovoltaïque : 1,5 % de réflexion grâce au silicium noir

Ce nouveau procédé permet également d'utiliser facilement la technologie du silicium noir. Les liquides sont employés pour creuser de nombreux pores dans un feuillet de silicium en quelques minutes. Ces trous assurent une meilleure capture de la lumière. Le taux de réflexion peut descendre jusqu'à 1,5 %. Les nouvelles cellules photovoltaïques sont donc plus productives que les cellules classiques.

Cette photographie réalisée au moyen d'un microscope électronique à balayage montre la surface d'un silicium noir. Tous ces pics permettent de mieux capturer la lumière. Le taux de réflexion de ce revêtement peut descendre en dessous de 1 %. De quoi améliorer les caractéristiques des panneaux photovoltaïques. © Materialscientist, Wikipedia commons

Néanmoins, le système n'est opérationnel qu'à certaines conditions. La surface des cellules et les parois de chaque pore doivent être neutralisées électriquement grâce à un processus de passivation. Cette neutralisation se déroule également en phase liquide et à température ambiante.

Le silicium noir a la particularité d'être sensible à un plus large spectre lumineux et à des rayons lumineux présentant de fortes incidences (comme ceux observés au lever et au coucher du Soleil). Les cellules photovoltaïques dotées de cette technologie produisent du courant durant une plus longue période de la journée. 

Ces nouveaux procédés de fabrication de panneaux solaires devraient être commercialisés durant l'année 2012. Il faut néanmoins noter qu'aucune information chiffrée n'indique l'augmentation du rendement des cellules voltaïques qui seront produites avec ce procédé...

Des recherches sont déjà en cours chez Natcore et à l'université de Rice pour créer des cellules voltaïques flexibles et de nouvelles cellules composées de nanotubes de carbones et de divers cristaux. Ces cellules nouvelle génération seront plus performantes car elles pourront capter un plus large spectre lumineux. Des cellules de ce type ont déjà été conçues mais leur fabrication est onéreuse. L'entreprise souhaite donc développer un produit fabricable à moindre coût.

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