La cellule solaire tandem proposée par les chercheurs combine la technologie au silicium maîtrisée par les industriels avec la nouvelle technologie des pérovskites. © lovelyday12, Adobe Stock

Sciences

Panneaux solaires : silicium et pérovskite promettent des rendements très efficaces

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Depuis la première application pratique trouvée aux cellules photovoltaïques à la fin des années 1950, la technologie a beaucoup progressé. Mais la course aux rendements reste plus que jamais d'actualité. Et aujourd'hui, des chercheurs présentent un nouveau type de cellule solaire tandem, s'appuyant à la fois sur la technologie au silicium et sur celle à base de pérovskite. Résultat : une cellule solaire photovoltaïque tandem efficace et stable. L'une des plus performantes rapportées à ce jour.

Quels sont les principaux obstacles au développement de l'énergie photovoltaïque ?  Quelque 8.000 fois la consommation énergétique mondiale. C’est la quantité d’énergie que la Terre reçoit du Soleil. Pourtant, les technologies solaires photovoltaïques peinent à s’imposer dans le paysage énergétique. Marion Perrin, docteur en électrochimie, nous explique, en vidéo, quels sont les principaux obstacles au développement massif de cette énergie renouvelable. 

Les cellules à base de silicium dominent aujourd'hui le marché de la production d'énergie solaire photovoltaïque. Elles offrent, à l'heure actuelle, le meilleur rapport efficacité, fiabilité, prix. Pourtant leurs performances ont leurs limites. Pour les dépasser, des chercheurs, de l'université de Toronto (Canada) et de l'université des sciences et technologies du roi Abdallah (Kaust, Arabie saoudite) notamment, proposent d'y ajouter une couche de pérovskite.

Mais cela ne se fait-il pas déjà ? Si. Les physiciens appellent ces systèmes des cellules solaires tandem. Pour les fabriquer, il faut d'abord polir la surface de silicium. Celle-ci est en effet initialement structurée en une quantité de pyramides de deux micromètres de haut. Une surface inégale destinée à minimiser la quantité de lumière qui se reflète sur la surface et ainsi, à augmenter l'efficacité du système.

Quelques-uns des chercheurs impliqués dans ces travaux tenant à la main un prototype de cellule solaire photovoltaïque tandem. © Andrea Bachofen-Echt, KAUST

Une solution à la portée de l'industrie

Une fois la couche de silicium polie, on peut y appliquer une couche de pérovskite. Le résultat est assez efficace, mais l'opération entraîne un surcoût fâcheux. C'est pourquoi les chercheurs de la Kaust ont choisi une approche différente. Ils ont augmenté l'épaisseur de la couche de pérovskite. Une solution que l'industrie pourrait intégrer sans modifications coûteuses de ses processus.

Les cellules ainsi obtenues se sont montrées stables et résistantes à des températures allant jusqu'à 85 °C pendant plus de 400 heures sans perte de performances significatives. Elles ont atteint une efficacité de 25,7 %, soit l'un des rendements les plus élevés jamais atteints par une cellule tandem. Et un rendement intéressant sachant que les panneaux solaires actuellement disponibles sur le marché présentent un rendement flirtant avec les 20 %.

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