Deux records du monde homologués à Neuchâtel. C'est un coup d’accélérateur au photovoltaïque à haut rendement et permet d'ouvrir la voie à une production d’électricité solaire encore plus concurrentielle, selon le CSEM
Ces records du monde ont été réalisés grâce aux travaux menés sur le site neuchâtelois de l'EPFL et au CSEM.
Pour la première fois, des cellules photovoltaïques tandem pérovskite-silicium ont franchi la barre des 30% de rendement grâce aux travaux effectués à Neuchâtel par des scientifiques de l'EPFL et du CSEM. Deux records du monde ont été homologués de manière indépendante par le National Renewable Energy Laboratory (NREL) aux États-Unis.
« Ces résultats donnent un coup d’accélérateur au photovoltaïque à haut rendement et ouvrent la voie à une production d’électricité solaire encore plus concurrentielle », indique jeudi le CSEM. Les chercheurs font partie du laboratoire de photovoltaïque et couches minces électroniques (PV-Lab) de l’EPFL, qui a collaboré avec l'institution de recherche basée à Neuchâtel.
L’augmentation du rendement de conversion des cellules photovoltaïques constitue à long terme le meilleur moyen de réduire les coûts de l’électricité solaire. A court terme, « elle est idéale pour favoriser l’adoption du photovoltaïque pour des applications où l’espace à disposition est limité, par exemple, les toitures, les façades, les véhicules, voire les drones », peut-on lire dans le communiqué.
Toutefois, le rendement des cellules photovoltaïques est fondamentalement limité par leurs matériaux constitutifs. Les technologies les plus répandues à ce jour font appel au silicium. Malgré son succès, le silicium a une limite de rendement théorique d’environ 29%.
Les niveaux atteints par les meilleures cellules de laboratoire aujourd’hui sont légèrement en deçà de 27%, ce qui laisse très peu de marge de progression pour l’avenir. Pour s’affranchir de cette limitation, les scientifiques ont ajouté une ou plusieurs cellules complémentaires au silicium pour former des cellules « tandem ».
Aller plus loin
La lumière visible du soleil, dont l’énergie est plus haute, est absorbée par la cellule supérieure, tandis que la lumière infrarouge, à énergie plus basse, est absorbée par la cellule silicium placée à l’arrière de la cellule tandem. Les pérovskites à halogénure ont été identifiées comme un complément idéal au silicium car, ensemble, ils peuvent convertir plus efficacement la lumière en électricité, sans augmenter exagérément les coûts de fabrication.
Les scientifiques de Neuchâtel ont réussi à améliorer le rendement de deux types de tandems pérovskite-silicium pour atteindre des taux de conversion de 30,93% et de 31,25% pour une cellule de 1 cm2. Ces résultats constituent deux nouveaux records du monde: l’un pour l’architecture planaire et l’autre pour l’architecture texturée.
La deuxième approche fournit un courant plus élevé et est compatible avec la structure des cellules photovoltaïques industrielles en silicium utilisées actuellement. Les chercheurs doivent désormais aller plus loin afin de les reproduire sur des surfaces plus grandes et de s’assurer que ces nouvelles cellules peuvent maintenir une production d’électricité stable pendant une durée de vie standard. /ats
