Pour produire de l’électricité à partir de la lumière solaire, on utilise un panneau solaire photovoltaïque. Celui-ci est constitué de cellules photovoltaïques qui ont pour rôle de capter cette énergie naturelle pour la convertir ensuite en courant électrique. Les cellules solaires actuelles reposent pour la plupart sur une architecture à jonctions P-N de semi-conducteurs. Cette conception est peu efficace dans la mesure où elle expose l’appareil à la limite de Shockley-Queisser qui est d’environ 33 % pour une cellule photovoltaïque avec une seule jonction P-N. Une équipe de l’Unité de recherche en microélectronique de l’université d’Oulu, en Finlande, dirigée par le professeur Yang Bai affirme maintenant avoir trouvé un moyen de s’affranchir de cette contrainte.
L’effet photovoltaïque en masse comme secret
Pour détailler la recherche, le groupe a mis en ligne dans la revue Advanced Electronic Materials une étude intitulée Study on Influence of AC Poling on Bulk Photovoltaic Effect in in Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-PbTiO3 Single Crystals. Cette approche révolutionnaire repose sur l’exploitation de l’effet photovoltaïque en masse (BPVE) dans les matériaux ferroélectriques. En misant sur ce concept, les chercheurs veulent se passer des cellules solaires à semi-conducteurs conventionnelles afin d’augmenter l’efficacité de conversion des panneaux solaires. Contrairement aux technologies actuelles qui s’appuient sur des jonctions P-N, celle développée par l’équipe de l’université d’Oulu est capable de former sa propre jonction. Ce qui lui permet théoriquement de surpasser la limite de Shockley-Queisser.
Une intervention au niveau microscopique
L’effet photovoltaïque en masse a été découvert pour la première fois dans les 1960. Cependant, en raison d’un rendement modeste, il peine à convaincre l’industrie solaire qui privilégie les cellules photovoltaïques à semi-conducteurs. Les travaux du professeur Yang Bai et de ses collègues visent ainsi à changer la donne. Pour ce faire, les universitaires ont réorganisé les cristaux de pérovskite d’oxyde à l’échelle microscopique. Ils ont appliqué un champ électrique de polarisation à courant alternatif pour faire en sorte que les domaines à l’intérieur des cristaux ferroélectriques s’alignent parfaitement.
Une percée majeure
Fait intéressant, même si le champ de polarisation AC a été interrompu, les domaines ont préservé leur alignement, ce qui a permis d’atteindre un meilleur rendement de conversion. Selon les chercheurs, cette technologie offre une efficacité de près de 35 %. En dépit de cette avancée remarquable, des recherches supplémentaires demeurent toutefois nécessaires. « Bien que nous progressions dans le mécanisme de fonctionnement interne des matériaux, le défi réside dans leur bande interdite, où nous avons idéalement besoin d’un matériau qui a simultanément une bande interdite étroite (pour maximiser l’absorption de la lumière visible) et une grande polarisation spontanée », a expliqué le professeur Yang Bai. Plus d’infos : advanced.onlinelibrary.wiley.com. Cette technologie sera-t-elle développée à grande échelle dans un futur proche ? Je vous invite à nous donner votre avis, vos remarques ou nous remonter une erreur dans le texte, cliquez ici pour publier un commentaire .
