Des chercheurs de la compagnie Natcore Technology ont créé une tranche de silicium dont la réflectance moyenne est seulement de 0,3% dans la région du spectre solaire – visible et proche de l’infrarouge -, ce qui en fait la surface de ce type la "plus noire" jamais enregistrée.
En comparaison avec les tranches de silicium utilisées dans la fabrication de panneaux photovoltaïques classiques, la proportion de la lumière incidente réfléchie par la surface est réduite d’un facteur dix sur cette partie du spectre, qui est la source d’environ 80% de l’énergie utile qui peut être récupérée de la lumière du soleil.
La couleur (noire) du silicium noir résulte de l’absence quasi-totale de la lumière réfléchie sur la surface de la tranche (wafer) poreuse. Dans le domaine des cellules solaires, le "sombre" est hautement souhaitable, car il indique que la lumière incidente est absorbée pour la conversion de l’énergie plutôt que d’être réfléchie et donc gaspillée.
Quantitativement, la réflectance est la proportion de la lumière frappant une surface donnée. Ainsi une réflectance de 0,3% signifie que seulement 0,3% de la lumière incidente est réfléchie par la surface de la cellule solaire, tandis que le restant (99,7%) devient disponible pour une conversion en énergie électrique. Le décuplement de réduction de la réflectance voudrait signifier que de la lumière utilisable en plus (jusqu’à 3%) pourrait "entrer" dans la cellule, ce qui augmenterait d’autant leur efficacité. (ex. Une cellule de 18% d’efficacité passerait à 18,5%).
Mais il y a d’autres bénéfices à tirer du silicium noir. Un panneau composé de cellules solaires en silicium noir produira beaucoup plus d’énergie sur une base quotidienne que ne le fera un panneau fabriqué à partir de cellules dotées d’un revêtement antireflet. Tout d’abord, parce qu’il reflète moins de lumière. Deuxièmement, parce qu’il fonctionne mieux le matin et l’après-midi quand le soleil "frappe" à un certain angle. Par ailleurs, ce nouveau type de cellule surpasse également les panneaux classiques par temps nuageux.
Le processus pensé par Natcore a débuté par une tranche de silicium sans revêtement, dont la texture avait une réflectance moyenne d’environ 8%, ce qui lui donnait un aspect tacheté de gris. Les pores nanométriques ont été gravés sur la surface du wafer en la plongeant pendant quelques minutes dans une solution liquide à température ambiante. Ensuite, en utilisant le processus maison de dépôt en phase liquide (LPD), les scientifiques de Natcore ont rempli ces pores et les ont enduits avec du dioxyde de silicium. Cette combinaison qui associe à la fois revêtement et passivité va permettre d’abaisser le coefficient de réflexion. Après l’achèvement des traitements de surface, les tranches ont été amenées au centre de recherche et de développement photovoltaïque de l’Université de Toledo, où la réflectance a été mesurée.
La dernière étape de Natcore vise à améliorer le rendement des cellules solaires.
Les cellules solaires dotées de revêtements antireflets qui passent par un processus de dépôt chimique en phase vapeur possèdent une réflectance d’environ 4%. Avec le silicium noir, le NREL du Département américain de l’Énergie a abaissé ce chiffre en dessous des 2%. La technologie Natcore permet maintenant de réduire ce seuil à 0,3%. "Le Noir absolu est à la lumière ce que le zéro absolu est à la chaleur", a expliqué le Dr Dennis Flood, directeur des technologies chez Natcore. "Et se rapprocher du zéro avec un procédé de réflexion que nous pouvons utiliser dans une chaîne de production commerciale de cellules solaires est tout simplement incroyable."
Natcore a récemment obtenu une licence exclusive du NREL pour pouvoir développer et commercialiser une gamme de produits basés sur le silicium noir.
"Nous travaillons déjà avec 2 fabricants manufacturiers pour concevoir un outil de production", a expliqué le PDG de Natcore Chuck Provini. "L’outil ferait 2.000 tranches de silicium noir à l’heure. Nous allons établir d’autres paramètres dans notre laboratoire. Lorsque la conception sera terminée, nous prendrons commande de l’outil. Nous avons déjà commencé à discuter avec des clients potentiels en Italie, en Chine et en Inde."
mais à quel prix ? Car la “purification” (la “noircification” ?) ne doit pas être gratuite, tout ça pour passer, toutes choses égales par ailleurs de 18% à 18,5% de rendement ? Arriverait on aux limites du PV silicium “pur” ?
Moins réfléchir la lumière venut dire plus d’absorption. Mais est-ce bien utile? J’aimerais par exemple ne pas absorber l’infra-rouge, non contributeur en conversion électrique mais énorme contributeur à l’échauffement. Hors, le rendement du cristallin diminue de près de 0,4% par °C. Pas étonnant que ca marche mieux le matin et le soir, quand il fait plus frais.
Bonjour La technique utilisée se rapproche de la texturation utilisée par exemple par Sunpower. les cellules Sunpower sont effectivement “noir de noir”. Pour l’instant elles tiennent le record du monde du rendement cellules silicium. Mais une texturation de surface veur aussi dire deux difficultés à résoudre: 1) Prise de contact sur une telle surface (noter que les cellules Sunpower ont les contacts sur la face arrière !) 2) Effet sur la durée de vie des porteurs (car création de sites de recombinaison) Donc cette information ne sera réellement intéressante que si on connait également le rendement des cellules, la fiabilité des contacts et bien sur le cout de la technologie. Cdlt
parceque bien sur, selon vous, les chercheurs qui travaillent sur ces revêtements sont des billes, qui ne connaissent rien aux contact, durée de vie des proteurs & co !!! quand on fait une annonce de ce type, c’est que l’on a envisagé une utilisation possible (technique et économique) de ce procédé. La recherche pour la beauté du geste, a tendance à se réduire. Il faut obtenir des budgets et pour cela démontrer à priori une utilité. chaque demi pour cent de rendement est le bien venu,le volume fera baisser les coûts.
Je n’ai traité personne de “billes”. mais je connais assez bien le monde de la recherche pour savoir que toutes les annonces ne sont pas “bordées” et très peu aboutissent à une innovation pérenne. Vous noterez que l’article dit “La dernière étape de Natcore vise à améliorer le rendement des cellules solaires.” Alors, si vous le voulez bien nous allons attendre qu’ils aient vraiment réalisé une cellule pour en reparler. N’est ce pas une attitude raisonnable et scientifique cher Tech ? Cdlt
comme disait je sais plus qui, en France, ce n’est pas la recherche en tant que telle qui est en retard, mais bien l’innovation. C’est bien tout (notre) le problème;
Techno et constat intéressants mais on reste sur notre faim quant à des chiffres de rendement panneaux_PV à escompter ! Mieux le matin, Mieux l’après-midi, Mieux par temps nuageux: tout pour plaire ! ==> donc qqs chiffres, % et courbes de mieux-disant sur une plage horaire d’1 jour par ex, seraient les bienvenus ! Merci ! Wait & See ! A+ Salutations Guydegif(91)