Record d’efficacité pour une cellule solaire

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Par Nathalie Mayer

Une efficacité de moins de 40 %, ça peut sembler faible. Mais dans le monde de l’énergie solaire, c’est énorme. Un record, même. Le résultat de plusieurs années de travail qui pourraient aider à mieux tirer parti de l’énergie que nous recevons du soleil.

Un panneau solaire, si performant soit-il, n’est pas capable de transformer en électricité la totalité de l’énergie qu’il reçoit du soleil. Loin de là. Son efficacité dépend, par exemple, de l’orientation du panneau. Mais aussi beaucoup du type de cellules solaires qu’il intègre. Certaines affichent ainsi un rendement élevé de l’ordre de 25 % alors que d’autres ne dépassent pas les 10 %. Et aujourd’hui, des chercheurs du National Renewable Energy Laboratory (NREL, États-Unis) annoncent avoir développé une technologie permettant d’atteindre les 39,5 % d’efficacité. Un record qui fait même d’elle la cellule solaire la plus efficace, tous types de technologies confondus.

Le secret ? Une cellule solaire dite à « puits quantiques ». Ce type de cellules utilise de nombreuses couches très minces. Une fois le système optimisé, les physiciens l’ont intégré dans un dispositif à trois jonctions basé sur des matériaux III-V – du nom de leur position dans le tableau périodique des éléments – avec des bandes interdites différentes. De quoi régler chaque jonction pour capturer une tranche différente du spectre solaire.

Puits quantiques et jonctions multiples

Des puits quantiques dans la couche intermédiaire pour élargir la bande interdite de l’arséniure de gallium (GaAs) ou encore une nouvelle cuisson de la cellule supérieure faite de phosphure de gallium-indium (GaInP) pour améliorer encore les performances, par exemple. Il aura fallu des décennies aux chercheurs pour trouver la meilleure architecture pour cette cellule photovoltaïque.

Atteindre un record d’efficacité grâce à une cellule solaire construite autour de matériaux III-V n’est pas une grande surprise. Ils sont réputés pour leur grande efficacité. L’ennui, c’est que le processus de fabrication restait jusqu’alors coûteux. Et limitait les applications pour ce type de cellules à des applications de niche de type satellites ou drones. Mais les chercheurs du NREL ont aussi travaillé sur ce point crucial. Ils promettent que leurs cellules sont non seulement plus efficaces, mais aussi plus économiques.           

Nathalie Mayer, Journaliste