Les cellules solaires au silicium, au calcium et au minerai de titane changeront complètement l'efficacité de la production d'électricité

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Les cellules solaires traditionnelles basées sur des composés semi-conducteurs en silicium ont une efficacité maximale théorique de 29 % pour convertir la lumière solaire en énergie électrique. Cependant, en fusionnant la deuxième couche de pérovskite sur la couche de base en silicium, les cellules solaires pourraient dépasser ce seuil d’efficacité dans un avenir proche.

La pérovskite est une sorte de composé ayant la même structure cristalline que le minéral oxyde de calcium et de titane. Ce matériau très flexible peut être utilisé pour diverses applications, notamment les machines à ultrasons, les puces de stockage et les cellules solaires pour la production d'électricité. Des recherches récentes montrent que la pérovskite pourrait être un"arme secrète"promouvoir l'efficacité de la production d'électricité de l'industrie des cellules solaires à un nouveau niveau.

La technologie actuelle des cellules solaires approche rapidement de son niveau d’efficacité le plus élevé, mais n’atteint toujours pas le niveau requis pour que l’énergie solaire soit un facteur d’atténuation important dans la lutte contre le réchauffement climatique. Les scientifiques ont déclaré que l'efficacité doit dépasser 30 % et que le taux d'installation de nouveaux panneaux solaires doit être dix fois supérieur au niveau d'adoption actuel.

En ajoutant une couche supplémentaire d'oxyde de calcium et de titane (tous deux dotés de propriétés semi-conductrices) sur un substrat de silicium, l'énergie captée par la lumière du soleil peut être améliorée. La couche de silicium capte les électrons dans la lumière rouge, tandis que la couche de calcium et de titane capte la lumière bleue. L'amélioration de la capacité d'absorption d'énergie entraînera une diminution du prix global de l'énergie solaire, accélérant ainsi le déploiement et l'adoption des panneaux solaires.

Les scientifiques ont passé plusieurs années à développer une technologie efficace de cellules solaires au silicium, au calcium et au titane, et 2023 semble marquer une étape importante dans ce domaine. Les récents progrès de la recherche ont permis d'améliorer l'efficacité des batteries de la série pérovskite au silicium à plus de 30 %. Le rythme des progrès est si rapide que cette technologie présentera bientôt ses fonctionnalités améliorées dans les produits commerciaux.

Stefaan De Wolf, professeur de science et d'ingénierie des matériaux à l'Université des sciences et technologies King Abdullah en Arabie Saoudite, estime qu'en 2023, le domaine de la technologie des cellules solaires apportera des progrès significatifs. L'équipe de De Wolf a atteint un niveau d'efficacité de 33,7 % dans les cellules solaires à pérovskite de silicium, mais les détails de leurs travaux doivent encore être publiés dans des revues scientifiques.Un autre groupe de recherche dirigé par Steve Albrecht du Centre Helmholtz de Berlin pour les matériaux et l'énergie en Allemagne a récemment publié une étude sur une batterie au silicium-pérovskite connectée en série qui peut atteindre un rendement de conversion d'énergie allant jusqu'à 32,5 %. Le troisième groupe dirigé par Xin Yu Chin de l'École Polytechnique Fédérale de Lausanne à Lausanne, en Suisse, a prouvé que l'efficacité de la batterie en série atteint 31,25%, avec"le potentiel de haute efficacité et de faible coût de fabrication".

De Wolf a déclaré que dépasser le seuil énergétique de 30 % renforcerait la confiance des gens dans le fait que"une production d'énergie photovoltaïque à haute performance et à faible coût peut être mise sur le marché". D’ici 2022, la capacité de production d’énergie solaire atteindra 1,2 térawatts (TW), et elle devra atteindre au moins 75 TW d’ici 2050 pour atténuer la situation la plus catastrophique provoquée par le réchauffement climatique et les émissions de gaz à effet de serre.