Après une période de stagnation de dix ans, les cellules solaires en kesterite connaissent enfin des avancées significatives en matière d’efficacité. Grâce à des innovations dans les procédés de fabrication et des traitements chimiques mieux adaptés, les chercheurs ont réussi à faire passer l’efficacité de ces cellules d’environ 12,6 % à des niveaux proches de 17 %. Ce bond pourrait ouvrir la voie à une commercialisation plus large de cette technologie prometteuse.
Le potentiel révolutionnaire de la kesterite
Le kesterite est un matériau photovoltaïque dérivé de minéraux, très prisé pour sa composition respectueuse de l’environnement, son coût réduit et son abondance naturelle. Constitué de cuivre, zinc, étain et de chalcogènes comme le soufre et le sélénium, ce matériau exerce un attrait croissant en tant qu’alternative viable aux cellules solaires à film mince, notamment celles basées sur le CIGS (cuivre-indium-gallium-séléniure) et le tellurure de cadmium.
Sa nature non toxique et sa stabilité élevée à température ambiante en font un candidat sérieux pour une adoption à grande échelle. En raison de ses propriétés, la kesterite est principalement investiguée dans la recherche pour ses applications photovoltaïques, promettant un avenir durable pour les énergies renouvelables.
Le chemin vers une meilleure efficacité
Au cours des dernières années, plusieurs percées ont eu lieu, permettant de dépasser l’efficacité stagnante de 12,6 %. Cette avancée a été rendue possible grâce à des techniques de traitement innovantes, telles que l’utilisation de solvants comme le 2-méthoxyéthanol et le perfectionnement des processus de cristallisation. Les chercheurs ont affiné leurs méthodes pour garantir que les éléments constituent correctement la structure cristalline, réduisant ainsi les défauts internes qui nuisent à la performance globale des cellules.
En parallèle, la compatibilité de la kesterite avec le silicium ouvre de nouvelles perspectives pour les cellules solaires tandem, associant les avantages des deux matériaux pour accroître le rendement énergétique tout en maintenant des coûts de production abordables.
Surmonter les défis de la fabrication
La fabrication de cellules solaires en kesterite présente plusieurs défis techniques, notamment en raison des tailles ioniques similaires des métaux impliqués, ce qui peut entraîner des échanges induisant des défauts durant le processus de fabrication. Pour surmonter ces obstacles, les chercheurs continuent de développer des solutions chimiques et des traitements de chaleur afin d’améliorer la qualité des films minces.
Des études récentes ont mis en évidence que la gestion adéquate de la chimie des précurseurs utilisés dans la fabrication peut considérablement influencer l’efficacité des cellules solaires. Ce travail minutieux permet non seulement d’augmenter l’efficacité, mais aussi de rendre le procédé de fabrication plus écologique et moins dangereux.
Les perspectives d’avenir pour la technologie kesterite
La montée de l’efficacité des cellules en kesterite est prometteuse en raison de ses caractéristiques avantageuses, qui répondent aux exigences du marché actuel en termes d’énergie renouvelable. Les chercheurs sont optimistes quant à l’atteinte de seuils d’efficacité de 20 % dans les prochaines années, un jalon crucial pour la commercialisation de cette technologie.
De plus, avec un intérêt croissant pour les solutions durables et à faible coût, les cellules solaires en kesterite pourraient rapidement s’imposer sur le marché, surtout si l’on considère leur faible toxicité, leur disponibilité abondante et la flexibilité de leur fabrication.
En effet, ils pourraient devenir l’un des éléments clés de la transition vers des systèmes énergétiques durables à l’échelle mondiale, remplaçant progressivement des technologies plus polluantes.
