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May 26, 2023

Les nouveaux panneaux solaires atteignent une efficacité supérieure à 30 %

Deux ingrédients valent mieux qu’un lorsqu’il s’agit de technologie photovoltaïque. Par Sara Kiley Watson | Publié le 7 juillet 2023 à 15 h 30 HAE La capacité solaire photovoltaïque augmente rapidement aux États-Unis (et

Deux ingrédients valent mieux qu’un lorsqu’il s’agit de technologie photovoltaïque.

Par Sara Kiley Watson | Publié le 7 juillet 2023 à 15h30 HAE

La capacité solaire photovoltaïque augmente rapidement aux États-Unis (et ailleurs). Au cours de la dernière décennie seulement, le marché de l'énergie solaire a connu une croissance de 24 pour cent chaque année, selon la Solar Energy Industries Association (SEIA). Aux États-Unis, 149 gigawatts de capacité solaire sont déjà installés, ce qui pourrait théoriquement alimenter 26 millions de foyers. L’avenir semble également prometteur, puisque SEIA et Wood Mackenzie prédisent que la taille du marché solaire triplera en cinq ans, portant la capacité à 378 gigawatts en 2028. L’énergie solaire représentait 1,2 billion de watts d’électricité produite dans le monde en 2022.

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Le développement et l’investissement dans l’énergie solaire sont cruciaux pour construire un avenir plus propre et plus durable, car la technologie permet de produire une grande quantité d’énergie sans émettre de gaz à effet de serre nocifs pour la planète. La technologie a parcouru un long chemin ces dernières années (et a fait des pas de géant depuis ses débuts au 19e siècle), mais l'efficacité d'un panneau solaire moyen se situe toujours à environ 15 à 20 % en moyenne. Cela signifie qu’environ 80 à 85 % de l’énergie brute émise par notre étoile préférée est perdue. Sans oublier que les cellules solaires au silicium, qui constituent la technologie photovoltaïque la plus couramment déployée, ont une limite théorique d’environ 29 % d’efficacité.

Les scientifiques tentent de résoudre ce problème depuis des années. Une équipe de NREL a créé un panneau avec une efficacité de 47 %, mais malheureusement, le modèle est un peu trop cher pour une utilisation grand public. Cependant, décrit dans deux articles distincts publiés dans Science le 6 juillet, deux équipes de chercheurs différentes ont trouvé un moyen de donner aux panneaux solaires en silicium un coup de pouce indispensable : la pérovskite.

La pérovskite est un minéral qui a la même structure cristalline que l'oxyde de calcium et de titane, mais qui peut être constitué de plusieurs éléments différents à des fins différentes, selon l'Université de Washington. Ils constituent également un semi-conducteur assez solide pour les panneaux solaires, avec une efficacité record en laboratoire de 25,2 %.

Les deux équipes ont associé de la pérovskite à du silicium pour fabriquer une cellule solaire tandem. Ces technologies ne sont pas nécessairement nouvelles : la première a été développée en 2009 et une équipe de Hong Kong a réussi à augmenter l'efficacité jusqu'à environ 25 % en 2016. Mais les scientifiques vont désormais encore plus loin.

Dans une étude, Xin Yu Chin de l'École Polytechnique Fédérale de Lausanne et son équipe ont utilisé une cellule supérieure en pérovskite et une cellule inférieure en silicium, en ajoutant des additifs d'acide phosphonique pendant le traitement des cellules. Leur cellule a atteint un rendement de 31 pour cent.

L'autre équipe, dirigée par Silvia Mariotti du Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie, a utilisé un liquide ionique appelé iodure de pipérazinium pour améliorer leur cellule solaire tandem, atteignant un taux d'efficacité allant jusqu'à 32,5 pour cent.

"Le franchissement de ce seuil donne l'assurance que des photovoltaïques hautes performances et à faible coût peuvent être mis sur le marché", ont écrit les chercheurs en science des matériaux Stefaan de Wolf et Erkan Aydin, qui n'ont pas participé à la recherche, dans un article de perspective connexe publié dans Science. .

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La concurrence s'intensifie également en dehors de l'Europe : de Wolf, professeur à l'Université des sciences et technologies King Abdullah en Arabie Saoudite, affirme que son équipe a atteint une efficacité de 33,7 % lors d'un test de cellule tandem encore inédit réalisé plus tôt cette année. LONGi, une entreprise chinoise qui produit la majorité des panneaux solaires dans le monde, a annoncé le mois dernier le développement d'un panneau solaire tandem avec une efficacité de 33,5.

Aussi excitant que cela puisse paraître, ce n’est encore que le tout début. Nous avons besoin de beaucoup plus d’énergie propre pour réduire les émissions de gaz à effet de serre et maintenir la planète vivable.