Des scientifiques de l’Université de Nouvelle-Galles du Sud (UNSW) ont développé une méthode permettant d’observer les dommages causés aux cellules solaires par les rayons ultraviolets (UV) et leur capacité à se réparer pendant l’exposition à la lumière naturelle. Cette découverte pourrait révolutionner la manière dont les cellules photovoltaïques sont testées et optimisées pour un usage à long terme. Grâce à des techniques avancées de surveillance, les chercheurs ont pu mettre en évidence les changements chimiques à l’échelle microscopique, ouvrant la voie à des conceptions plus durables et efficaces des panneaux solaires.
Comprendre la dégradation des cellules solaires
Les cellules solaires en silicium sont couramment utilisées dans les installations photovoltaïques. Toutefois, leur efficacité et leur performance diminuent avec le temps, particulièrement en raison des effets des rayons UV. Ce phénomène, connu sous le nom de dégradation induite par les ultraviolets (UVID), a été largement documenté, et certaines études indiquent une baisse de performance pouvant atteindre jusqu’à 10% après une exposition prolongée de 2000 heures.
Historiquement, la recherche n’a pas réussi à expliquer pourquoi certaines cellules solaires peuvent compenser une partie de cette perte de performance lorsqu’elles sont exposées à la lumière du soleil. Le mystère réside dans les changements chimiques qui se produisent à l’intérieur même des cellules. Les nouvelles méthodes de recherche permettent maintenant d’explorer ces mécanismes internes, offrant des perspectives intéressantes pour le développement futur des technologies solaires.
La nouvelle méthode de surveillance en temps réel
Les chercheurs de l’UNSW ont mis au point une technique appelée spectroscopie Raman ultraviolette. Ce processus implique l’irradiation de la cellule solaire avec un laser afin d’analyser la lumière dispersée et d’observer les vibrations moléculaires au sein du matériau. Par cette approche, ils ont pu visualiser directement les changements chimiques survenant lorsque la cellule était soumise à une lumière UV intense, sans nécessité de détruire la cellule.
Cette surveillance en temps réel a ainsi permis de faire des observations cruciales concernant la dynamique chimique, tels que le comportement des atomes d’hydrogène et la réparation des liaisons brisées au moment où la cellule est exposée à un éclairage visible après une exposition à des rayons UV. Il est désormais possible de visualiser les mécanismes d’auto-réparation, démontrant que le processus de régénération va bien au-delà d’un simple phénomène électrique.
Implications pour l’industrie solaire
La méthode développée par l’UNSW a des implications profondes pour l’industrie photovoltaïque. Traditionnellement, les cellules ont été testées via des méthodes de vieillissement accéléré qui peuvent induire des résultats qui ne correspondent pas à des conditions d’utilisation réelles. En étant capables de distinguer entre les dégradations réversibles et permanentes, les chercheurs ouvrent la voie à des normes de test plus précises, ce qui pourrait conduire à des panneaux solaires plus durables et performants.
De plus, cette technique pourrait être intégrée dans les lignes de production des cellules solaires, permettant un contrôle de qualité plus efficace et rapide. Cela permettrait aux fabricants de détecter rapidement les problèmes liés à la sensibilité aux UV, réduisant ainsi le taux de rebut et améliorant l’efficacité globale des processus de fabrication.
Vers un meilleur design de panneaux solaires
La possibilité d’observer les changements chimiques au niveau atomique permet également de mieux comprendre comment les décisions de conception – telles que l’épaisseur de la couche de passivation ou les propriétés de revêtement – affectent la performance des cellules solaires lors de l’exposition aux UV. Ce savoir sera précieux pour les fabricants, qui pourront faire des compromis éclairés entre performance, durabilité et coûts.
La recherche démontre également que certaines constructions de cellules solaires, qui sont temporairement affectées par la dégradation, peuvent dépasser d’autres conceptions considérées comme plus robustes sur la durée. Ce qui démontre l’importance d’une conception innovante centrée sur les découvertes scientifiques à l’échelle microscopique.
Pour en savoir plus sur la fonctionnement des cellules solaires, vous pouvez consulter des ressources complémentaires sur des sites spécialisés.