L’amélioration des cellules photovoltaïques entraîne un bond majeur dans la quantité d’énergie produite grâce au soleil. En décembre 2020, un nouveau record mondial a été établi dans cette folle course à de meilleurs rendements solaires.
Cellules photovoltaïques : un nouveau rendement exceptionnel atteint
Les chercheurs ont atteint un rendement solaire supérieur à 29,15% grâce à des cellules tandem pérovskite–silicium, un pourcentage exceptionnel, qui démontre une évolution croissante de cette technologie. Aujourd’hui, différentes technologies sont utilisées pour convertir l’énergie solaire en électricité, mais toutes rencontrent un problème commun : leur rendement énergétique encore insuffisant. En effet, le photovoltaïque ne permet pas de produire suffisamment d’énergie pour alimenter les besoins croissants des populations.
Pour en revenir aux chiffres, il est à noter qu’un objectif de 30% de rendement est visé sur le long terme pour ce type de panneau solaire. Cet objectif semble donc désormais à portée de main. En effet, les derniers tests en laboratoire ont dépassé le rendement maximal de 28%, précédemment atteint grâce aux cellules photovoltaïques à pérovskite–silicium.
« Les cellules solaires associant le silicium à la pérovskite à halogénure de plomb sont une option prometteuse pour dépasser la limite d’efficacité des cellules dont nous disposons actuellement », écrivent les chercheurs ayant établi ce nouveau record mondial. « Nous avons atteint un rendement certifié de 29,15% grâce à des cellules tandem pérovskite–silicium. »
La pérovskite, nouveau matériau idéal pour un rendement croissant des panneaux solaires
La pérovskite et le silicium ont été développés séparément comme matériaux semi-conducteurs pour l’utilisation de panneaux solaires. Les cellules en silicium existent depuis plus longtemps et sont celles couramment utilisées dans les fermes solaires du monde entier.
Les matériaux à structure pérovskite sont les nouveaux challengers, qui, selon les scientifiques, pourraient bien révolutionner le photovoltaïque, et remplacer par conséquent le silicium, encore couramment utilisé.
C’est pourquoi les scientifiques expérimentent différentes combinaisons composées de pérovskite. La cellule dite tandem utilise deux semi-conducteurs qui peuvent capturer deux parties différentes du spectre lumineux, s’étendant au-delà de la lumière infrarouge (capturée par le silicium) à la lumière visible (capturée par la pérovskite).
Un coût de fabrication maîtrisé
L’autre excellente nouvelle est que la combinaison de la pérovskite et du silicium n’augmente pas le coût de fabrication des panneaux photovoltaïques. En effet, l’atout majeur de l’énergie solaire est son prix bas. Les coûts de fabrication permettent de déployer facilement des panneaux solaires à travers le monde.
Cellules photovoltaïques en pérovskite-silicium : tournées vers le futur
Pour mener à bien leurs expériences, l’équipe de scientifiques à réalisé ses tests sur une cellule solaire de 1 cm par 1 cm. Si ces dimensions prêtent à sourire, elles pourront être facilement mises à l’échelle. Ils confirment également qu’après une utilisation intensive de la cellule, environ 300 heures, celle-ci a conservé près de 95% de son efficacité initiale, un résultat extrêmement encourageant.
Bien que très récente, cette prouesse scientifique date en réalité du début de l’année 2020. L’article mettant en avant les résultats probants datent toutefois de la fin de l’année 2020. Afin d’atteindre leur record, les scientifiques ont utilisé des compositions de couches modifiées pour maintenir les deux types de cellules solaires ensemble.
Ce nouveau record mondial est exceptionnel, mais ne marque pas pour autant l’arrêt de la recherche. Les scientifiques ne vont pas s’arrêter en si bon chemin. En effet, les recherches antérieures suggèrent que les technologies des cellules solaires devraient pouvoir atteindre, dans un futur proche, un rendement supérieur à 30%. L’équipe de scientifiques, détentrice du nouveau record mondial, affirme que de nouvelles idées et théories sont déjà débattues.