voir-les-deux-côtés-de-la-collecte-de-la-lumière
Deux types de matériaux valent mieux qu’un lorsqu’il s’agit de cellules solaires, comme l’a révélé une équipe internationale qui a testé une nouvelle combinaison de matériaux et d’architecture pour améliorer l’efficacité des cellules solaires.

Un nouveau dispositif en tandem

Le silicium a longtemps dominé en tant que matériau principal des cellules solaires, grâce à son abondance en tant que matière première. Cependant, les pérovskites, une classe de matériaux hybrides organiques-inorganiques, constituent une alternative viable en raison de leur faible coût et de leur fabrication à grande échelle, ainsi que de leurs performances potentiellement plus élevées. Bien qu’elles soient encore trop instables pour être pleinement commercialisées, elles pourraient être disponibles sur le marché d’ici 2022.
Michele De Bastiani et Stefaan De Wolf de KAUST, en collaboration avec des collègues du Canada, d’Allemagne et d’Italie, montrent maintenant qu’une combinaison des deux est la meilleure approche. En optimisant la composition des matériaux et l’architecture d’un dispositif en « tandem », l’équipe a obtenu des rendements supérieurs à ceux des panneaux solaires commerciaux en silicium.

La lumière du Soleil et l’albédo 

La lumière du Soleil, bien sûr, provient directement du Soleil, mais l’éclairage provient également de la réflexion de la lumière sur d’autres surfaces, appelée albédo. L’architecture d’un dispositif qui collecte la lumière à l’arrière comme à l’avant peut utiliser cette source. « Nos tandems à deux côtés exploitent à la fois la lumière directe du Soleil et l’albédo pour produire de l’électricité de manière plus efficace que leurs homologues conventionnels », explique M. De Bastiani.
Lui et son équipe ont commencé par une structure simple d’un dispositif en silicium, dont le haut et le bas ont été texturés pour améliorer la collecte de la lumière. Ils ont ensuite utilisé un traitement en solution pour déposer une fine couche de pérovskite sur le dessus. Une électrode arrière transparente a permis à la lumière d’entrer tout en permettant à un courant de sortir. Les chercheurs ont testé cinq matériaux de pérovskite, chacun avec une composition chimique différente, pour augmenter l’absorption de la lumière entrante. Ils ont ainsi pu identifier la pérovskite qui correspondait le mieux aux propriétés électroniques du silicium.

Ils ont testé les deux architectures

« Une restriction de la configuration en tandem est le courant limité à travers la plus basse des deux sous-cellules », explique De Bastiani. « Nous avons conçu notre tandem avec une caractéristique unique: la sous-cellule en pérovskite génère plus de courant que son homologue en silicium en capturant la lumière qui serait autrement absorbée par la sous-cellule inférieure. »
L’équipe a testé ses dispositifs bifaciaux et a comparé leurs performances à celles de dispositifs monofaciaux similaires dans divers environnements extérieurs présentant un large éventail d’albédos, tels que le grès brillant ou du béton. Ils ont constaté que, dans toutes les conditions, la configuration bifaciale était plus performante que la configuration monofaciale.

Des partenaires industriels 

« Nous recherchons maintenant la stabilité de la pérovskite tout en transposant cette technologie au niveau des modules », explique M. De Bastiani. « Pour cela, nous recherchons des partenaires industriels et des sponsors ».
Cette recherche a été publiée dans Nature Energy.
Source : Kaust
Crédit photo : Pexels

Voir les deux côtés de la collecte de la lumièremartinTechnologie
Deux types de matériaux valent mieux qu'un lorsqu'il s'agit de cellules solaires, comme l'a révélé une équipe internationale qui a testé une nouvelle combinaison de matériaux et d'architecture pour améliorer l'efficacité des cellules solaires. Un nouveau dispositif en tandem Le silicium a longtemps dominé en tant que matériau principal des cellules...