Tout semble avoir déjà été dit au sujet des cellules photovoltaïques. Il s’agit en général de modules noirs, avec des chiffres connus, et les progrès en la matière sont en général infimes. Et pourtant, des chercheurs surprennent avec la découverte d’une nouvelle architecture cellulaire. Celle-ci ne mise pas sur un seul matériau, mais sur une interaction parfaite entre plusieurs couches. Ainsi, on peut obtenir plus d’énergie à partir de la même exposition aux rayons. Cette équipe de chercheurs comprenant des scientifiques de l’Université de Sydney a publié une étude sur ces cellules photovoltaïques d’un nouveau genre.
Trois couches, un objectif : tirer le plein potentiel de la lumière
L’aspect essentiel de la nouvelle cellule photovoltaïque, c’est sa structure. Elle permet de faire en sorte que les trois couches travaillent ensemble plutôt qu’une seule. Chacune s’occupe d’une partie différente du spectre lumineux. Tout en haut, une première couche de pérovskite capte la lumière bleue riche en énergie. En dessous, une deuxième couche de pérovskite s’occupe de la lumière verte et jaune. Ce n’est qu’ensuite qu’intervient le silicium classique, qui traite la lumière rouge et infrarouge. Le résultat fait penser à une équipe soudée : personne ne fait le travail de l’autre ou ne gêne les autres. Ainsi, le traitement de la lumière solaire est amélioré et c’est précisément ce qui pousse le rendement jusqu’à 27 %. Les cellules en silicium traditionnelles, à elles seules, ont un rendement se situant en général entre 20 et 22 pour cent.
Les particules d’or effectuent la liaison
L’or attise la convoitise et enflamme les cœurs. Mais ici, dans cette cellule solaire, il a une fonction très sobre. Les minuscules nanoparticules d’or situées dans l’appareil veillent à ce que les différentes couches soient reliées entre elles électriquement de manière optimale. L’astuce : elles améliorent le flux de courant sans bloquer la lumière. Normalement, tel est le problème avec les couches de contact : elles ont tendance à conduire, mais se font de l’ombre. Ici, ce n’est pas le cas. Les particules d’or sont conçues de telle sorte qu’elles restent presque invisibles à la lumière. Imaginons cela comme s’il s’agissait d’un réseau routier parfaitement posé sous une plaque de verre : le trafic circule sans que personne ne le remarque en haut. C’est précisément cette combinaison de conductivité et de transparence qui améliore l’efficacité.
Des panneaux solaires plus durables
Les cellules photovoltaïques en pérovskite ont longtemps eu la réputation d’être efficaces, mais fragiles. Elles sont sensibles à la chaleur et à l’humidité, et tout défaut du matériau les fragilise. Là aussi, des améliorations ont été apportées. Les composants instables comme le fluorure de lithium ont disparu. À la place, on utilise des matériaux qui « réparent » les défauts dans la structure cellulaire et rendent le flux de courant plus régulier. De plus, un composant particulièrement sensible a été remplacé par du rubidium, ce qui augmente la résistance à la chaleur et à l’humidité. Cette durabilité est vitale car l’efficacité à elle seule ne sert à rien si elle ne dure pas longtemps. Cette nouvelle combinaison de matériaux vise délibérément la longévité, qui est un point au moins aussi important pour l’utilisation que l’efficacité pure.
Moins de matériau, plus de possibilités d’utilisation
Les cellules pérovskites sont de base relativement bon marché à la fabrication. Actuellement, le matériau s’échelonne à environ 50 centimes par watt. Si elles deviennent en même temps plus efficaces et plus durables, ce rapport basculera encore plus en leur faveur. Il est également intéressant de savoir où cette technique peut être utilisée. En raison de l’exploitation efficace de la lumière, ces cellules sont efficaces sur les façades, les fenêtres ou autres surfaces où les modules classiques atteignent leurs limites. La production d’électricité devient ainsi une partie de l’architecture et pas seulement un accessoire sur le toit.
Plus qu’un record obtenu en laboratoire
Cette cellule solaire n’est pas qu’une simple astuce : il s’agit ici d’un composé obtenu à partir de nombreuses décisions. Le concept utilise la stratification plutôt que le matériau unique, avec l’or en tant que matériau reliant. L’idée maîtresse derrière le concept est la stabilité. Reste à savoir si celui-ci supplantera les cellules classiques en silicium. Quoiqu’il en soit, cette cellule démontre la marche à suivre : moins de matériau brut pour plus d’électricité, pour une utilisation plus intelligente. C’est précisément pour cette raison que cette cellule photovoltaïque peut représenter l’avenir des installations photovoltaïques.
