La technologie des cellules solaires au silicium a largement progressé ces dernières années, si bien qu’elle est maintenant proche de son efficacité maximale théorique. Le soleil étant considéré comme la source d’énergie de l’avenir, les scientifiques cherchent des moyens de plus en plus efficaces de convertir sa lumière en électricité, allant même jusqu’à puiser dans la physique quantique. Effectivement, un nouveau type de cellule solaire, dite à points quantiques, est venu bouleverser le monde du photovoltaïque au début des années 2010. À l’époque, le rendement était relativement faible (inférieur à 4 %), mais au fil des ans, le concept s’est amélioré, notamment grâce aux travaux d’une équipe de l’université du Queensland, en Australie, qui a réussi à porter ce taux à 16,6 % en 2020.
Un nouveau record mondial établi en Corée du Sud
Aujourd’hui, c’est au tour d’une équipe de recherche de l’École de génie énergétique et chimique de l’Université nationale de science et de technologie d’Ulsan (UNIST), en Corée du Sud, d’établir un nouveau record mondial dans la technologie émergente des cellules solaires à points quantiques. Concrètement, le professeur Sung-Yeon Jang et ses collègues ont atteint un rendement de conversion sans précédent de 18,1 %. À noter que cet exploit a été validé par le Laboratoire américain pour les énergies renouvelables (NREL). Un article qui décrit les travaux a été partagé dans la revue Nature Energy. En réalité, les points quantiques sont des particules nanométriques qui se comportent comme des semi-conducteurs. Ils sont capables d’absorber et d’émettre de la lumière de manière très efficace.
Exploiter tout le spectre solaire
Grâce à leurs excellentes propriétés optiques, les points quantiques conviennent à diverses applications optiques, y compris la conception de cellules solaires. Il faut savoir que la quasi-totalité des cellules photovoltaïques disponibles actuellement sur le marché utilise des matériaux en vrac. En conséquence, leur surface absorbe la même longueur d’onde. Ce qui n’est pas le cas des cellules à points quantiques qui peuvent récolter différentes parties du spectre solaire. Cela a bien évidemment pour effet d’améliorer l’efficacité. Pour parvenir à leur exploit, les chercheurs de l’UNIST ont apporté quelques modifications à la conception des cellules.
Des cellules solaires à base de pérovskite organique
L’équipe a renoncé à l’utilisation de matériaux organiques qui, malgré leur efficacité théorique élevée, présentent une vulnérabilité à la lumière du soleil et aux intempéries. Ils sont donc moins stables. Les matériaux inorganiques, quant à eux, résistent mieux à l’épreuve du temps, mais sont moins efficaces. Le groupe de recherche dirigé par le professeur Sung-Yeon Jang a ainsi confectionné des cellules solaires à points quantiques à partir de pérovskite organique. En plus de cela, ils ont développé une nouvelle technique d’ancrage qui permet de réduire l’espace entre les points. Résultats, les nouvelles cellules photovoltaïques ont préservé leur efficacité pendant près de 50 jours dans des conditions normales et pendant environ 300 heures dans un environnement exposé continuellement à une température de 80 °C. Mieux encore, elles n’ont montré aucun signe de dégradation après deux ans de stockage. Plus d’infos : news.unist.ac.kr. Que pensez-vous de cette avancée technologique ? Nous vous invitons à nous donner votre avis, vos remarques ou nous remonter une erreur dans le texte, cliquez ici pour publier un commentaire.