Les panneaux solaires tandem représentent une avancée majeure dans le domaine de la photovoltaïque. Grâce à une combinaison innovante de matériaux, notamment le perovskite et le silicium, ces technologies permettent d’atteindre des rendements remarquables. Ce billet de blog explore comment l’optimisation moléculaire, par des recherches récentes, améliore la performance de ces cellules solaires, rendant l’énergie solaire plus efficace et accessible.
Qu’est-ce qu’un panneau solaire tandem ?
Les panneaux solaires tandem se composent de deux couches distinctes : une couche supérieure de perovskite et une couche inférieure de silicium. Cette configuration unique permet à chaque couche d’absorber des longueurs d’onde spécifiques de la lumière solaire. La couche de perovskite capte le spectre bleu, riche en énergie, tandis que celle de silicium absorbe les longueurs d’onde rouges, augmentant ainsi l’efficacité énergétique globale.
Les recherches ont démontré qu’avec une combinaison optimale de ces matériaux, il est possible d’atteindre des rendements supérieurs à 30%, une avancée significative par rapport aux cellules solaires en silicium traditionnelles. L’innovation ne se limite pas uniquement à la composition; elle inclut également le traitement à une échelle moléculaire, qui est essentiel pour maximiser les performances.
L’optimisation moléculaire au cœur de la recherche
Une des percées les plus significatives dans le développement des panneaux solaires tandem est l’utilisation de la monocouche auto-organisée (SAM). Cette couche ultrafine, ne mesurant que quelques nanomètres, joue un rôle crucial en facilitant le transport efficace des charges électriques vers les collecteurs. Cependant, il a été constaté que les SAM traditionnels apparaissaient plus souvent sur des surfaces irrégulières, ce qui limitait leur efficacité.
Les chercheurs ont donc développé un nouveau type de molécule spécialisée, dont la structure améliore le transport des charges. Cette avancée a démontré que même de petites modifications au niveau moléculaire peuvent avoir un impact considérable sur les performances des cellules solaires.
Les résultats des recherches : rendements et durabilité
Les résultats des nouvelles stratégies d’optimisation ont été impressionnants. Une cellule développée par l’équipe de recherche a atteint une efficacité record de 31,4%. Cette performance place les chercheurs parmi les meilleurs laboratoires de développement des cellules solaires tandem au monde. De plus, la durabilité des cellules a aussi montré des améliorations, garantissant des performances optimales sur des périodes prolongées.
Une autre observation intéressante fut que certaines impuretés, comme le brome, que l’on considère traditionnellement comme nuisibles, se sont révélées bénéfiques en neutralisant les défauts de surface et en contribuant ainsi à améliorer l’efficacité énergétique. Cette découverte constitue un exemple parfait de l’importance de la recherche à un niveau microscopique pour optimiser les technologies existantes.
Vers l’avenir des panneaux solaires tandem
À l’avenir, les chercheurs envisagent de prouver que ces panneaux solaires peuvent non seulement exceller dans un cadre de laboratoire mais également dans des tests d’usure accélérés qui simulent les conditions environnementales réelles. Cela permettra d’assurer que les cellules conservent leur efficacité même après de longues périodes d’utilisation.
L’optimisation des panneaux solaires tandem pourrait également croiser le chemin d’applications dans des secteurs spécialisés, notamment la technologie spatiale. Les satellites en orbite basse, par exemple, pourraient tirer parti de ces innovations pour fonctionner de manière plus efficace en utilisant des cellules solaires rénovées, légères et résistantes.
Ces avancées montrent non seulement un progrès technologique mais ouvrent également la voie à de nouvelles applications de l’énergie solaire dans divers domaines, contribuant ainsi à un avenir plus durable.