Au cœur de la transformation énergétique actuelle, une technologie émerge, promettant d’améliorer le rendement des panneaux solaires : la cellule solaire pérovskite bifaciale.
Des chercheurs du Laboratoire national d’énergie renouvelable du département de l’énergie des États-Unis (NREL) ont mis en lumière le potentiel de cette technologie à maximiser la capture du rayonnement solaire, tout en réduisant les coûts globaux.
En exploitant le soleil des deux côtés, les cellules solaires bifaciales se distinguent par leur capacité à surpasser leurs homologues monofaciales. Elles captent le soleil directement sur le devant et reflètent la lumière solaire à l’arrière, optimisant ainsi l’absorption de l’énergie solaire.
Kai Zhu, chercheur principal au Centre de chimie et nanoscience du NREL, a déclaré : « Cette cellule pérovskite peut fonctionner très efficacement des deux côtés« . Zhu est l’auteur principal d’un article récent publié dans la revue Joule, intitulé « Highly efficient bifacial single-junction perovskite solar cells« .
De meilleures performances en vue
Les précédentes recherches sur les cellules solaires pérovskite bifaciales ont abouti à des dispositifs jugés insatisfaisants par rapport aux cellules monofaciales, dont l’efficacité atteint actuellement 26%. Toutefois, les chercheurs du NREL ont réussi à produire une cellule solaire dont l’efficacité est presque identique lorsqu’elle est illuminée des deux côtés.
Les chercheurs ont réussi à fabriquer une cellule solaire dont le rendement sous illumination des deux côtés est proche. L’efficacité mesurée en laboratoire pour l’éclairage frontal a atteint plus de 23 %. Pour l’éclairage arrière, l’efficacité était d’environ 91%-93% de l’éclairage avant.
L’optimisation de la cellule solaire
Avant de construire la cellule, les chercheurs ont utilisé des simulations optiques et électriques pour déterminer l’épaisseur nécessaire. La couche de pérovskite à l’avant de la cellule devait être suffisamment épaisse pour absorber la plupart des photons d’une certaine partie du spectre solaire. À l’arrière de la cellule, l’équipe du NREL a dû déterminer l’épaisseur idéale de l’électrode arrière pour minimiser la perte résistive.
Selon Zhu, les simulations ont guidé la conception de la cellule bifaciale et, sans cette aide, les chercheurs auraient dû produire expérimentalement une cellule après l’autre pour déterminer l’épaisseur idéale. Ils ont découvert que l’épaisseur idéale d’une couche de pérovskite est d’environ 850 nanomètres. À titre de comparaison, un cheveu humain mesure environ 70 000 nanomètres.
Un investissement financier viable à long terme
Bien que le coût de fabrication d’un module solaire pérovskite bifacial puisse être plus élevé que celui d’un module monofacial, les chercheurs estiment que les modules bifaciaux pourraient se révéler être de meilleurs investissements financiers à long terme. En effet, ils génèrent 10% à 20% d’énergie en plus.
En synthèse
La technologie de cellules solaires pérovskite bifaciales marque une étape importante dans la production d’énergie solaire. Malgré un coût de fabrication plus élevé, leur capacité à générer plus d’énergie pourrait les rendre plus rentables sur le long terme. Cette technologie innovante pourrait jouer un rôle majeur dans l’accélération de la transition énergétique mondiale.
Le bureau des technologies de l’énergie solaire du ministère américain de l’énergie a financé cette recherche.
Le NREL est le principal laboratoire national du ministère américain de l’énergie pour la recherche et le développement en matière d’énergies renouvelables et d’efficacité énergétique. Le NREL est exploité par l’Alliance for Sustainable Energy LLC pour le compte du ministère de l’énergie. DOI : 10.1016/j.joule.2023.06.001
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