La filière photovoltaïque continue de faire partie des pistes les plus prometteuses lorsqu’il s’agit de réduire notre dépendance aux énergies fossiles. Mais cette technologie ne progresse pas aussi rapidement qu’on pourrait le souhaiter, surtout en termes de rendement – c’est-à-dire la proportion de l’énergie solaire captée qui est convertie en électricité au bout de la chaîne. Des chercheurs originaires des Pays-Bas veulent changer cela; dans des travaux repérés par Interesting Engineering, ils ont présenté un nouveau type de panneau solaire dont le rendement est largement supérieur à celui des meilleurs modèles actuels.
Cette donnée dépend largement des matériaux utilisés pour construire les cellules photovoltaïques et de la façon dont elles sont organisées. Si l’on se base sur les chiffres de l’organisation spécialisée Clean Energy Reviews, le rendement de la majorité des modèles actuels varie entre 16 et 23% – un chiffre qu’on qualifie aujourd’hui de “très haut rendement”.
Les “cellules tandem”, le futur du photovoltaïque
Mais cette définition pourrait évoluer beaucoup plus vite que prévu grâce à l’apparition de nouveaux substrats. Les chercheurs ont notamment exploré ce qu’ils décrivent comme des “Cellules tandem”.
Le concept est assez simple; puisque chaque type de cellule présente ses avantages et ses inconvénients, il suffit d’utiliser deux matériaux aux propriétés complémentaires pour améliorer l’efficacité globale du système. Cela permet de maximiser la quantité d’énergie récoltée sur l’ensemble du spectre – et par extension, la quantité d’énergie convertie.
En l’occurrence, ces chercheurs ont travaillé sur des cellules tandem à base de pérovskite et de silicium. Les premières exploitent la lumière visible et l’ultraviolet, mais laissent passer l’infrarouge. En temps normal, cela constitue donc une perte sèche d’énergie; mais ici, cette gamme de longueurs d’onde est récupérée par d’autres cellules, cette fois en silicium, situées juste en dessous des premières.
Le cabinet JA Solar considère que des panneaux basés sur cette technologie pourraient atteindre un rendement de l’ordre de 29% en 2025. Il s’agit donc d’une des approches les plus prometteuses à l’heure actuelle.
Bientôt des panneaux grand public avec 30% de rendement ?
Et cette estimation vient d’être balayée d’un revers de la main par les chercheurs néerlandais; ils viennent de présenter un prototype de panneau photovoltaïque capable d’atteindre un rendement encore supérieur dans un futur proche.
Pour y parvenir, ils ont d’abord cherché à optimiser le rendement de chaque type de cellule. ils ont atteint 19.7% sur leurs surfaces en pérovskite. Mais surtout, ils ont réussi à faire en sorte qu’elles conservent une grande transparence; elles laissaient passer jusqu’à 93% de la lumière infrarouge. Un chiffre assez élevé pour que la contribution des cellules en silicium soit significative.
Ils ont ainsi pu atteindre un rendement global de 30.1% grâce à ces cellules hybrides. C’est la première fois qu’un tel score est atteint avec du matériel de ce type, et les chercheurs y sont parvenus presque trois ans avant la date anticipée par JA Solar. En dépassant cette barre symbolique, les chercheurs se placent au niveau des meilleures cellules photovoltaïques expérimentales qui existent actuellement.
Et le timing est idéal. Pas plus tard que la semaine dernière, d’autres chercheurs ont également fait une découverte très intéressante pour les applications pratiques de cette technologie. Ils ont montré qu’il était possible d’améliorer considérablement la durabilité des cellules en perovskites; une bonne nouvelle, puisque c’est l’une des principales limites de cette technologie.
Il ne reste donc plus qu’à développer des techniques de production qui permettront de faire passer cette technologie au stade industriel. D’ici quelques années à peine, nous pourrions donc bien voir arriver une nouvelle génération de panneaux solaires bien plus performants – une excellente nouvelle pour l’avenir de cette technologie, et des énergies renouvelables en général.
Le texte de l’étude est disponible ici.
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