L’énergie photovoltaïque est une énergie propre puisqu’elle ne provoque pas d’émission de gaz à effet de serre. Comme il s’agit également d’une énergie renouvelable, son adoption est encouragée à travers le monde. Certains pays, le Japon entre autres, imposent même le recours à ce type d’énergie.
Bien qu’il soit aujourd’hui possible de produire une quantité colossale d’électricité pour alimenter des milliers de foyers à partir d’une infrastructure photovoltaïque, le rendement est loin d’être optimal. C’est pour cette raison que des scientifiques de l’Université des sciences et technologies du roi Abdallah (KAUST) en Arabie Saoudite ont mené une recherche visant à ajuster la structure des cellules solaires tandem pérovskite/silicium.
Améliorer les cellules solaires en tandem
En fait, contrairement aux cellules solaires en silicium à simple jonction, les cellules solaires en tandem utilisent deux matériaux différents pour capturer la lumière, et ce, dans un seul module. Cela peut avoir un avantage étant donné que le matériel est dans ce cas théoriquement en mesure de générer beaucoup plus de puissance.
Pour vérifier cette hypothèse, les chercheurs de la KAUST ont mis en œuvre de nouveaux matériaux capables d’extraire une charge électrique du côté du silicium. Ils ont aussi veillé à ce que la quantité de lumière qui atteint la couche de pérovskite augmente.
« Les cellules solaires en tandem à base de silicium ont été identifiées comme la technologie à long terme ultime pour améliorer davantage l’efficacité de la conversion d’énergie des panneaux solaires (…) Nous nous concentrons donc sur cette technologie », a déclaré Stefaan De Wolf, ingénieur électricien qui a dirigé la recherche.
De nouveaux matériaux de contact
« Dans l’ensemble, nous avons permis à plus de lumière d’être capturée dans la cellule solaire en tandem et nous avons converti la lumière du soleil absorbée en énergie plus efficacement grâce à nos nouveaux matériaux de contact », a ajouté Erkan Aydin, rapporte Theengineer.co.uk.
Selon les explications de cet expert qui a participé à l’étude, lorsque les semi-conducteurs tels que le silicium et les pérovskites absorbent la lumière, « les électrons sont collectés au niveau des “contacts de type n” d’un côté du matériau, et les trous chargés positivement sont collectés au niveau des “contacts de type p” du côté opposé ».
Il faut savoir que le côté « p », c’est-à-dire positif, est en général tourné vers le haut dans les cellules solaires à pérovskite à couche mince à jonction unique; une disposition qui a récemment permis à celles-ci de dépasser un rendement de 25 %.
Une efficacité de conversion de puissance supérieure à 27 %
Les scientifiques de la KAUST se sont justement basés sur ce récent exploit pour améliorer le concept. Leur recherche avait pour but de surmonter les obstacles empêchant les cellules solaires tandem pérovskite/silicium de générer plus de puissance. Pour ce faire, l’équipe a utilisé du spiro-TTB.
Il s’agit d’un matériau de contact transparent. Les performances des couches du côté négatif ont également fait l’objet d’une amélioration grâce au recours à un matériau de contact à base d’oxyde de niobium.
« Dans l’ensemble, nous avons permis à plus de lumière d’être capturée dans la cellule solaire en tandem et nous avons converti la lumière du soleil absorbée en énergie plus efficacement grâce à nos nouveaux matériaux de contact », s’est réjoui Aydin. Leur recherche aurait permis de déboucher sur une efficacité de conversion de puissance de plus de 27 %. Les panneaux solaires adoptant ce concept seront donc plus efficaces en termes de rendement énergétique. Nous ignorons malheureusement si la technologie est déjà prête à être commercialisée.