Un petit échantillon de la cellule solaire tandem perovskite-CIGS
Les cellules solaires sont en constante amélioration sur la voie d’une efficacité maximale. Trois records ont été battus par deux dispositifs différents, dont un qui pousse le rendement global de conversion solaire le plus élevé vers la barre des 50 %.
Le plus grand honneur a été remporté par les chercheurs du Laboratoire national des énergies renouvelables (NREL) aux Etats-Unis, qui ont développé une nouvelle cellule solaire avec un rendement de 47,1 %. Cela en fait la cellule solaire la plus efficace au monde, du moins pour l’instant. Ces records ont tendance à être battus assez régulièrement.
L’appareil est ce qu’on appelle une cellule solaire III-V à six jonctions, ce qui signifie qu’elle est composée de six types différents de couche photo-active. Chacune d’entre elles est composée de divers matériaux III-V, nommés d’après leur position sur le tableau périodique, qui collectent l’énergie de différentes parties du spectre lumineux. Au total, il y a environ 140 couches, rassemblées dans une cellule solaire plus fine qu’un cheveu humain.
Il est également intéressant de noter que le record a été battu sous une lumière focalisée qui est environ 143 fois plus forte que la lumière naturelle du soleil. Bien que l’efficacité de cette conception va évidemment diminuer dans le monde réel, l’équipe affirme que l’appareil pourrait être construit avec un miroir pour concentrer la lumière du soleil sur la cellule.
L’équipe a également testé une variation de cette cellule sous une lumière équivalente à celle d’un soleil, et elle a quand même obtenu un record d’efficacité de 39,2 %.
John Geisz (à gauche) et Ryan France, chercheurs de l’étude NREL qui a battu le record d’efficacité des cellules solaires
Dans une autre étude, des chercheurs du Helmholtz Zentrum Berlin (HZB) ont battu un autre record d’efficacité, cette fois pour un nouveau type de cellule solaire tandem.
Les cellules solaires tandem sont celles qui comportent deux types différents de couches photo-actives. Dans le cas présent, une couche était faite de pérovskite, tandis que l’autre était une combinaison de cuivre, d’indium, de gallium et de sélénium, que l’équipe appelle CIGS.
La couche CIGS, qui mesure entre 3 et 4 micromètres d’épaisseur, est déposée en premier, puis la couche de pérovskite, qui ne mesure que 0,5 micromètre d’épaisseur, se poursuit par-dessus. Les deux fonctionnent bien ensemble car la pérovskite collecte la lumière visible, tandis que le CIGS cible l’infrarouge. Pour améliorer le contact entre les deux couches, l’équipe a ajouté une couche d’atomes de rubidium entre elles.
Avec cette méthode, l’équipe a atteint une efficacité maximale de 24,16 %. Ce n’est pas tout à fait aussi élevé que les cellules tandem silicium-perovskite, mais étant donné qu’il s’agit de la première cellule tandem perovskite-CIGS, c’est un excellent début. L’épaisseur, ou plutôt la minceur, de cette technologie permet de produire des modules solaires flexibles qui, étant extrêmement légers et stables aux irradiations, seraient bien adaptés aux applications dans l’espace.
https://www.nature.com/articles/s41560-020-0598-5
https://www.helmholtz-berlin.de/pubbin/news_seite?nid=21263;sprache=en;seitenid=1
