Des chercheurs de l’Université Polytechnique de Hong Kong viennent de publier un plan d’action pour porter le rendement des cellules solaires de nouvelle génération de 34% à près de 40%. Un bond en avant qui pourrait révolutionner la production d’énergie solaire. Leur stratégie repose sur une technologie appelée « cellules tandem pérovskite-silicium », qui combine deux matériaux complémentaires pour capter davantage de lumière. Mais pour que ces panneaux arrivent dans nos maisons et nos entreprises, plusieurs obstacles techniques doivent encore être surmontés.
Comment fonctionnent ces nouvelles cellules solaires ?
Imaginez un sandwich à deux étages. Les cellules tandem empilent deux couches de matériaux différents avec la pérovskite au-dessus et le silicium en dessous. Chaque couche capte une partie différente du spectre lumineux. La pérovskite absorbe les rayons de haute énergie (la lumière bleue), tandis que le silicium récupère les rayons de faible énergie qui passent au travers. Au final, on exploite beaucoup mieux la lumière du soleil qu’avec les panneaux classiques en silicium seul.
Les pérovskites sont des cristaux synthétiques dont le rendement a explosé en quelques années : de 3,8% en 2009 à plus de 26% aujourd’hui pour une cellule simple. Associées au silicium, elles atteignent déjà 33,9% en laboratoire. Les professeurs Gang Li et Guang Yang, qui dirigent ces travaux à PolyU, visent maintenant les 40%.
Les défis à surmonter
Malgré ces performances impressionnantes, plusieurs problèmes freinent la commercialisation. « Bien que les dispositifs à échelle de laboratoire aient démontré des progrès impressionnants en matière d’efficacité, des efforts supplémentaires sont nécessaires pour améliorer leur fiabilité, notamment en minimisant les pertes d’efficacité lors du passage des petits dispositifs aux modules de grande surface », explique Gang Li.
Le premier obstacle concerne la fragilité des pérovskites. Ces matériaux se dégradent facilement au contact de l’humidité, de l’oxygène, des rayons ultraviolets ou de la chaleur. Un panneau solaire doit pourtant résister 25 ans en extérieur, sous la pluie, le gel et le soleil brûlant. Fabriquer de grandes surfaces uniformes sans défauts représente également un défi technique majeur.
Enfin, la plupart des cellules pérovskites contiennent du plomb, un métal lourd toxique. Avant une production massive, il faudra soit trouver des alternatives sans plomb, soit mettre au point des systèmes de recyclage efficaces pour éviter toute pollution.
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Une alliance entre universités et industries
Pour accélérer le passage du laboratoire à l’usine, l’équipe de PolyU mise sur une collaboration étroite entre chercheurs et industriels.
« Le développement de cellules tandem pérovskite-silicium efficaces et fiables doit résoudre les défis scientifiques restants afin d’atteindre des coûts nivelés de l’électricité plus bas », précise Guang Yang. Le chercheur souligne que cette technologie pourrait soutenir les objectifs climatiques de la Chine tout en fournissant l’énergie verte nécessaire aux industries gourmandes en électricité, comme l’intelligence artificielle.
Quelques entreprises ont déjà franchi le cap. Oxford PV fabrique depuis 2023 des modules tandem avec 24% de rendement commercial, un chiffre en constante progression. Si la barre des 40% est atteinte, ces panneaux occuperaient deux fois moins d’espace que les modèles actuels pour produire la même quantité d’électricité. Une perspective qui pourrait changer radicalement l’économie de l’énergie solaire dans les années à venir.
Article : « Towards efficient, scalable and stable perovskite/silicon tandem solar cells » – DOI : 10.1038/s41566-025-01732-y
Source : Poly .U Hong Kong
