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Photovoltaïque : record de rendement pour une cellule en plastique

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Un nouveau record serait établi dans le développement des cellules photovoltaïques en plastique. Recouverte de deux couches de polymères, l'une d'elles aurait atteint un rendement de 10,6 %. Les concepteurs espèrent augmenter ce chiffre à 15 % afin de rendre leur cellule souple et légère compétitive sur le marché.

Les cellules photovoltaïques plastique sont souples et peuvent donc être installées sur des surfaces courbes, comme les ponts de voiliers ou les coques d'ordinateurs portables. Certains chercheurs souhaiteraient même en intégrer dans les fenêtres des habitations. © Fraunhofer ISE

La course aux énergies renouvelables a démarré depuis plusieurs décennies maintenant. Parmi l'ensemble des possibilités exploitées, nombre de personnes misent sur le photovoltaïque. Des cellules faites de matériaux inorganiques, tels que le silicium, sont relativement efficaces pour convertir l'énergie solaire en électricité. Certains modèles expérimentaux ont atteint un rendement de 40 %, mais cumulent de nombreux désavantages. Leur production est coûteuse car les procédés de fabrication font appel à de très hautes températures. Et leur nature rigide rend leur installation incommode. 

Des travaux sont menés afin de développer des cellules photovoltaïques faites de polymères (en d'autres mots, de plastique). Ces structures présentent l'avantage d'être souples, légères et peu coûteuses à fabriquer. Mais, car il y a un mais, elles ne sont pas encore capables de rivaliser avec les cellules inorganiques sur le terrain du rendement.

Un nouveau record mondial vient cependant d'être battu. Une équipe de chercheurs dirigée par Yang Yang, de l'université de Californie à Los Angeles, est parvenue à produire une cellule photovoltaïque plastique convertissant 10,6 % de l'énergie solaire en électricité, résultat a été certifié par l'U.S. Department of Energy's National Renewable Energy Laboratory (NREL). Le précédent record de 8,6 % était détenu par la même équipe. À terme, les ingénieurs aimeraient proposer des cellules pouvant concurrencer des éléments photovoltaïques à silicium en couche mince (les meilleures).

Structure de la cellule photovoltaïque plastique qui a battu le record du monde de rendement dans sa catégorie. La lumière solaire (sunlight) pénètre par le bas avant de traverser une couche d'oxyde de zinc (ZnO). Chaque polymère (Polymer) réagit à des longueurs d'onde différentes. L'électrode métallique (Metal electrode) sert à capter les électrons émis par les polymères. © Yang Yang, Ucla

Des difficultés liées à… l’impression des cellules plastique !

Cette cellule plastique a pu voir le jour grâce au développement d'un nouveau plastique conducteur par une entreprise japonaise, Sumitomo Chemical. Elle se compose de deux couches de polymères, dont l'une réagit à la lumière visible tandis que l'autre est sensible aux infrarouges. L'université de Californie aurait quant à elle développé une substance séparant les différents plastiques et diminuant les pertes électriques.

Parvenir à superposer ces deux couches est déjà un exploit en soi. Car elles sont imprimées à partir de solvants liquides, ce qui rend délicate la superposition de plusieurs couches, la difficulté étant d'éviter qu'elles ne se mélangent. La complexité de fabrication des cellules en plastique est donc proportionnelle au nombre de couches. Dernière difficulté, il faut également parvenir à toutes les connecter entre elles.

L'équipe de Yang souhaite poursuivre ses progrès pour atteindre un rendement de 15 %. De telles cellules pourraient alors être commercialisables et concurrencer les cellules de silicium en couche mince. 

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