Pérovskite : vers plus de 23% de rendement solaire

Dans une volonté de limiter notre dépendance aux combustibles fossiles, l’efficacité des panneaux solaires est devenue une question cruciale. Une équipe de chercheurs vient de découvrir un procédé pour améliorer les cellules solaires en pérovskite afin de produire plus efficacement de l’énergie solaire.

Face à une demande croissante d’énergie renouvelable, les scientifiques cherchent sans relâche des moyens d’améliorer le rendement des panneaux solaires. Les cellules solaires traditionnelles, généralement en silicium, atteignent leur limite physique avec un rendement maximal d’environ 23%. C’est dans ce contexte que le professeur René Janssen de l’Université de Technologie d’Eindhoven et ses collègues ont concentré leurs recherches sur les cellules solaires en pérovskite.

La nécessité d’améliorer les panneaux solaires est double. D’une part, l’espace disponible sur nos toits est limité, alors que le nombre d’appareils et de systèmes électriques ne cesse d’augmenter. D’autre part, l’augmentation des «prairies solaires» exerce une pression sur l’espace déjà limité aux Pays-Bas. Une amélioration de l’efficacité des panneaux solaires pourrait donc permettre d’économiser une surface précieuse.

Les cellules solaires en pérovskite, un sel semi-conducteur composé de plusieurs éléments, convertissent efficacement la lumière du soleil en électricité. Elles ne fonctionnent pas aussi bien qu’elles le pourraient en théorie.

L’équipe de chercheurs a découvert que différents éléments du matériau pérovskite dans la cellule solaire ne se mélangent pas parfaitement, ce qui réduit l’efficacité.

En ajoutant un produit chimique spécial, ils ont réussi à distribuer plus uniformément deux substances, le bromure et les ions iodure, améliorant ainsi les performances et la stabilité du panneau solaire.

Toutefois, avant que la solution puisse être appliquée dans la pratique, un certain nombre de défis doivent être relevés. Par exemple, M. Janssen remet en question l’utilisation du plomb : « C’est une substance toxique avec laquelle il faut être très prudent. Elle peut poser des problèmes, par exemple lorsqu’un panneau tombe en panne ou qu’il doit être recyclé. Il présente également un inconvénient lorsque les panneaux solaires se retrouvent dans l’environnement. Nous sommes à la recherche d’une alternative. »

L’optimisation des cellules solaires est également nécessaire. À titre de comparaison, les cellules en pérovskite atteignent déjà des rendements similaires à ceux des cellules en silicium ordinaires. Avec l’application de Janssen et de ses collègues, ce rendement sera plus élevé. « Avec cette invention, nous faisons un pas dans la bonne direction. Mais si nous optimisons davantage, nous pourrons obtenir bien plus. »

Mais comment exactement ? « Si nous le savions, nous l’aurions fait depuis longtemps« , déclare le professeur en riant. « Quoi qu’il en soit, nous devons veiller à réduire la mobilité des ions bromure et iodure dans la cellule solaire. Cette mobilité réduit la durée de vie de la cellule solaire. C’est possible si nous commençons à jouer avec la composition de la pérovskite« .

La prochaine fois, les scientifiques trouveront la meilleure approche. « Il reste encore beaucoup de travail à faire« , conclut le professeur.

En synthèse

Cette découverte représente une avancée significative dans la recherche sur l’efficacité des cellules solaires. Bien qu’il reste encore des défis à relever, notamment en ce qui concerne l’utilisation du plomb et l’optimisation des cellules, cette nouvelle approche offre un potentiel considérable pour améliorer la production d’énergie solaire.

Pour une meilleure compréhension

Qu’est-ce que la pérovskite ?

La pérovskite est un sel semi-conducteur composé de plusieurs éléments. Il est utilisé dans la fabrication de cellules solaires en raison de sa capacité à convertir efficacement la lumière du soleil en électricité.

Pourquoi améliorer les panneaux solaires ?

Améliorer l’efficacité des panneaux solaires permet de produire plus d’énergie solaire, ce qui est particulièrement important dans un contexte de demande croissante d’énergie renouvelable et d’espace limité pour l’installation de panneaux solaires.

Quels sont les défis à relever ?

Les défis comprennent l’utilisation de plomb, une substance toxique, dans la fabrication des cellules solaires en pérovskite, ainsi que la nécessité d’optimiser davantage ces cellules pour améliorer leur rendement.

Quel est l’impact de cette découverte ?

Cette découverte pourrait conduire à une production d’énergie solaire plus efficace, ce qui est crucial pour répondre à la demande croissante d’énergie renouvelable.

Quelles sont les prochaines étapes ?

Les prochaines étapes comprennent la recherche d’une alternative au plomb et l’optimisation des cellules solaires en pérovskite pour améliorer leur rendement.

Références

Légende illustration principale : AI-generated image of a perovskite solar cell.

Article : « Halide homogenization for low energy loss in 2-eV-bandgap perovskites and increased efficiency in all-perovskite triple-junction solar cells » – DOI: s41560-023-01406-5