La pérovskite et les cellules solaires organiques sont des options prometteuses pour les générations futures de cellules solaires. Au cours des dernières années, leur efficacité a rapidement rattrapé celle des cellules conventionnelles à base de silicium.
“Les meilleures cellules solaires pérovskites atteignent actuellement des niveaux d’efficacité de 25 %“, déclare Peter Mueller-Buschbaum, professeur de matériaux fonctionnels au département de physique de la TUM. “Ces cellules solaires minces, de moins d’un micromètre d’épaisseur, appliquées sur une feuille synthétique ultra-mince et flexible, sont extrêmement légères. Elles peuvent donc produire près de 30 watts par gramme“.
Fabrication à température ambiante
Cela n’est possible que grâce à un avantage décisif des nouvelles cellules solaires : La production de cellules solaires en silicium nécessite des températures très élevées et des processus élaborés. Les cellules pérovskites et les semi-conducteurs organiques, en revanche, peuvent être fabriqués à température ambiante à partir d’une solution.
“Ces solutions organiques sont très faciles à traiter“, explique l’auteur principal, Lennart Reb. “Ainsi, ces technologies ouvrent de nouveaux champs d’application dans lesquels les cellules solaires conventionnelles étaient simplement trop lourdes ou trop encombrantes – et cela s’applique également bien au-delà du secteur aérospatial“.
Vol d’essai dans l’espace
Deux types différents de cellules solaires organiques et pérovskites ont été testés dans l’espace pour la première fois lors d’un vol de recherche dans le cadre du programme MAPHEUS 8 au polygone de tir spatial et de sondage européen de Kiruna, en Suède. La fusée a atteint une hauteur de près de 240 kilomètres.
“Notre programme MAPHEUS nous permet de réaliser rapidement des expériences dans un environnement de gravité zéro, offrant ainsi des résultats de recherche passionnants“, déclare le professeur Andreas Meyer, co-auteur et directeur de l’Institut DLR de physique des matériaux dans l’espace. “Cette fois-ci, les choses ont été particulièrement rapides : il nous a fallu moins d’un an pour passer de l’idée initiale au vol inaugural des cellules solaires dans le cadre du programme MAPHEUS 8“.
La production d’électricité dans des conditions exceptionnelles
“Les mesures électriques pendant le vol et l’évaluation après la récupération de la fusée ont montré que la pérovskite et les cellules solaires organiques peuvent atteindre leur potentiel en termes de performances attendues en orbite“, rapporte le professeur Mueller-Buschbaum. “Nos mesures sont donc d’une grande valeur scientifique“.
Les cellules solaires ont également généré de l’énergie électrique sous l’incidence diffuse de la lumière. “Les cellules détournées de la lumière du soleil, qui n’a reçu qu’un faible éclairage exclusivement terrestre pendant le vol, ont quand même fourni de l’électricité“, explique Reb.
En raison de leur épaisseur beaucoup plus fine, les nouvelles cellules solaires pouvaient donc également être utilisées dans une lumière beaucoup plus faible, par exemple lors de missions vers le système solaire extérieur où le soleil est trop faible pour les cellules solaires spatiales conventionnelles.
Selon Andreas Meyer, spécialiste des matériaux du DLR, “ce ne serait pas la première fois que des innovations sont d’abord établies en tant que technologies spatiales, mais qu’elles sont ensuite utilisées dans le monde entier dans d’autres secteurs. Une des raisons en est probablement les exigences très strictes que l’espace impose à tous les composants techniques“.
TR
Lien principal : www.tum.de/
Autre lien : dx.doi.org/10.1016/j.joule.2020.07.004
