Récemment, des chercheurs de Hong Kong ont réussi à faire progresser le rendement des cellules solaires à un impressionnant 34 %, avec l’objectif ambitieux d’atteindre 40 %. Cette avancée, qui repose sur l’utilisation de cellules en tandem, représente une révolution potentielle dans le domaine de la photovoltaïque. Grâce à une combinaison innovante de matériaux, notamment le silicium et le perowskite, ces nouvelles cellules maximisent l’absorption de la lumière solaire.
Une avancée significative dans l’efficacité des cellules solaires
Traditionnellement, les cellules solaires en silicium atteignent un rendement de 20 à 23 %, mais certaines ont déjà franchi la barre des 34 %. Le projet mené par le Professeur Li Gang et le Professeur Yang Guang, de l’Université Polytechnique de Hong Kong, a critiquement analysé les défis rencontrés par les cellules solaires en tandem, en identifiant des solutions pour améliorer leur performance.
Leur étude, publiée dans la revue Nature Photonics, vise à faire avancer cette technologie vers une utilisation commerciale, rendant ainsi l’énergie solaire encore plus accessible. En cas de succès, ces cellules pourraient constituer la nouvelle norme en matière de technologie photovoltaïque.
Le fonctionnement des cellules tandem
Les cellules solaires en tandem se distinguent par leur architecture unique, qui consiste en plusieurs couches de matériaux semi-conducteurs superposées. Chaque couche est conçue pour absorber différentes longueurs d’onde de la lumière solaire. La couche supérieure capte la lumière à courte longueur d’onde, tandis que la couche inférieure s’occupe de la lumière à longue longueur d’onde.
Ce stratagème permet de maximiser l’efficacité de l’absorption lumineuse, offrant un rendement bien supérieur à celui des cellules en silicium homogène. Grâce à cette méthode, les cellules cancers peuvent espérer des rendements allant jusqu’à 40 %, ce qui pourrait transformer le paysage de l’énergie solaire.
Matériaux utilisés et défis à surmonter
Les nouvelles cellules emploient une combinaison de silicium et de perowskite, une classe de matériaux semi-conducteurs qui présentent un potentiel exceptionnel. Les perowskites ont démontré la capacité de convertir plus de 20 % de la lumière incidente en électricité. Leur coût de production relativement faible et leur intégration aisée avec le silicium en font des candidats idéaux pour les cellules en tandem.
Cependant, des défis persistent. La stabilité des perowskites est un aspect critique à améliorer, car elles sont sensibles aux facteurs environnementaux comme l’humidité et l’UV. Les chercheurs exhortent à mener des tests de résistance rigoureux conformément aux normes de la Commission électrotechnique internationale (IEC) pour garantir la durabilité à long terme.
Impacts sur l’industrie photovoltaïque
Atteindre un rendement de 40 % pourrait avoir des implications colossales pour l’industrie photovoltaïque, permettant de produire une plus grande quantité d’énergie sur une même surface. Cela serait particulièrement bénéfique dans des zones urbaines densément peuplées où l’espace est limité. Un rendement accru signifie également une diminution des coûts par kWh, rendant l’énergie solaire encore plus compétitive avec d’autres sources d’énergie.
Le Professeur Yang souligne l’importance stratégique de ces recherches, en précisant que les industries énergivores, telles que les centres de données et les applications d’intelligence artificielle, pourraient grandement bénéficier de cette technologie à haute efficacité.
Un avenir prometteur pour les cellules solaires en tandem
Bien que la route vers la production de masse des cellules solaires en tandem soit semée d’embûches, la rapide avancée des recherches offre une lueur d’espoir. La technologie des perowskites a gagné plus de 30 % d’efficacité en moins d’une décennie, et si ce rythme se maintient, les 40 % semblent à portée de main. Ce saut technologique pourrait bien conduire à une nouvelle génération de panneaux solaires.
Alors que l’industrie se prépare à relever les défis de la commercialisation, l’interaction entre la science et l’industrie sera cruciale. Des équipes pluridisciplinaires, réunissant des expertises en matériaux, ingénierie et modélisation économique, travailleront ensemble pour faire avancer cette révolution énergétique.
