Roulement de tambour pour les panneaux solaires du futur : un groupe de recherche dirigé par l'Institut de Wuppertal (Allemagne) a obtenu des cellules solaires avec 24 % d'efficacité, établissant un nouveau record mondial (auparavant à 20 %). Les portes de la révolution photovoltaïque sont ouvertes
Il est sur le point de finir écrasé, sa mère le sauve24% d'efficacité pour les cellules solaires de dernière génération : voici le nouveau record du monde atteint par un groupe de recherche dirigé par l'Institut de Wuppertal (Allemagne). 4 points de pourcentage qui augurent bien pour des panneaux solaires encore plus performants.
Les technologies photovoltaïques consolidées sont basées sur le silicium et ont atteint leurs stades finaux d'optimisation, avec peu de place pour d'énormes améliorations en termes d'efficacité, dans le rapport entre la puissance électrique produite et l'apport solaire (c'est-à-dire combien de watts d'énergie électrique obtenus pour chaque watt d'énergie solaire incidente).
Bien sûr, vous pouvez en espérer un réduction des coûts, ce qui rendrait l'installation de plus en plus rentable, mais cela implique généralement des subventions et/ou des normes environnementales réduites pour la fabrication.
La seule voie vers une amélioration significative est donc une changement de technologie, ce que les chercheurs de l'Institut de Wuppertal ont expérimenté avec succès, en utilisant la matière organique comme matériau "d'échange".
Dans notre groupe, nous considérons également que je matériaux semi-conducteurs organiques et semi-conducteurs pérovskites au lieu du silicium - explique Thomas Riedl, qui a dirigé la recherche - Les deux technologies ont connu un développement vertigineux ces dernières années et leur efficacité est désormais comparable à celle du silicium. Dans le même temps, ces technologies nécessitent beaucoup moins de matériaux et d'énergie pour la production, ce qui les rend plus durables avec des temps de récupération énergétique courts.
Le groupe, cependant, a fait plus, combiné des technologies.
@ (à gauche) Cédric Kreusel / Institut Wuppertal ; (à droite) Selina Olthof / Université de Cologne
Cela devient encore plus fascinant si vous combinez des cellules solaires organiques et de la pérovskite dans ce qu'on appelle longueur de cellule - dit Kai Brinkmann, premier auteur de l'ouvrage - Il faut rappeler que la lumière du soleil est un mélange de divers composants (couleurs) [...] Une limite fondamentale des cellules solaires est due à la part de lumière que la cellule n'absorbe que ne convertit pas en énergie électrique. Les cellules en tandem, où deux cellules solaires différentes fonctionnent avec deux zones différentes du spectre, offrent un moyen de surmonter ce problème
La clé du succès est la soi-disant 'interconnexion' qui relie les deux cellules électriquement optiquement. En d'autres termes, les deux cellules absorbent plus de lumière ensemble et en convertissent autant, augmentant ainsi l'efficacité globale.
Pour minimiser les pertes, les chercheurs ont utilisé des couches ultra-minces d'oxyde d'indium comme interconnexion avec une épaisseur de seulement 1,5 nanomètre et un dépôt de couche atomique comme technologie de revêtement.
Une partie importante du succès est le réseau de partenaires, en particulier les universités de Cologne, Potsdam, Tübingen, le Centre Helmholtz à Berlin et le Max Planck Institut für Eisenforschung à Düsseldorf, dont la vaste expérience a permis de résoudre les problèmes critiques sur le qui nous a finalement conduit aux cellules solaires tandem pérovskite / organique avec unl'efficacité de 24%, un nouveau record du monde pour ce type de tandem
Le résultat est en laboratoire et un peu de chemin vers l'industrialisation est évidemment encore à parcourir, mais l'équipe n'a pas l'intention de s'arrêter.
Au moment où nous avons démarré ce projet, les tandems pérovskite/organique n'étaient efficaces qu'à environ 20%. Nous sommes maintenant à 24 et les simulations montrent que notre concept devrait nous permettre d'atteindre des rendements même supérieurs à 30 %
Qui, attention, ne relèvent pas de la science-fiction, mais existent déjà dans les cellules solaires utilisées dans l'espace comme dans le drone Mars "Ingenuity", mais difficilement applicables sur Terre en raison des coûts élevés qui ne rendent pas la technologie durable.
Nous espérons que notre travail contribuera à un scénario où les cellules solaires sont similaires en termes de rendement élevé mais à une fraction du coût afin d'être disponibles pour une utilisation terrestre.
conclure Riedl
Les énergies renouvelables devraient déjà avoir quelques excuses, et la perspective est de n'en avoir aucun.
Les travaux ont été financés par le programme Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) sur les semi-conducteurs pérovskites (SPP 2196) et publiés dans Nature.
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Fonti : Institut de Wuppertal / Nature
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