Les panneaux solaires offrent un énorme potentiel pour éloigner les gens de l’électricité produite au charbon. Une innovation créée par des scientifiques fait plus que doubler la quantité de lumière captée par les panneaux solaires conventionnels.
Dans une nouvelle étude, une équipe de scientifiques du Royaume-Uni, du Portugal et du Brésil a découvert que la gravure d'un motif de surface composé de lignes de treillis en forme de damier sur des panneaux photovoltaïques peut augmenter le courant généré par le silicium cristallin (c-Si) jusqu'à 125%.
Nos recherches démontrent que notre idée rivalise en fait avec l’amélioration de l’absorption de conceptions plus sophistiquées, tout en absorbant plus de lumière plus profondément dans le plan et moins de lumière à proximité de la structure de surface elle-même.
Christian Schuster, Université de York.
C'est un énorme pas en avant: jusqu'à présent, des tentatives similaires avec de simples tracés en grille n'avaient produit que des gains marginaux en termes d'absorption de la lumière solaire.
Les détails de l'intrigue
Même des changements très simples à la technologie des panneaux photovoltaïques existants peuvent augmenter considérablement notre capacité à récupérer l'énergie du soleil.
Quel est le secret de la texture gravée sur les panneaux photovoltaïques?
Les chercheurs n'ont pas envisagé de nouvelles conceptions structurelles basées sur des textures naturelles ou des algorithmes de calcul. Au lieu de cela, ils se sont concentrés sur les modèles optimisés pour seulement deux choses: Diffusione e diffraction de la lumière du soleil.
Leur objectif était de faire en sorte qu'une cellule solaire absorbe plus d'énergie en piégeant plus de lumière solaire, en en réfléchissant le moins possible.
Une structure « presque » aléatoire
La modélisation expérimentée suggère que les lignes de réseau disposées dans une structure périodique simple, presque aléatoire, optimisent considérablement les performances.
Dans un test, l'équipe a simulé les performances d'un motif en damier, constitué d'une plaque de silicium cristallin de seulement 1 micromètre d'épaisseur (plusieurs fois plus mince que le fil de soie d'une araignée) et l'a comparée à d'autres types de conception de panneaux photovoltaïques. Parmi les options, une cellule plane simple, des lignes de treillis verticales, des lignes croisées et autres.
Le scénario le plus convaincant
Les résultats suggèrent que le damier avec des rotations aléatoires de ses unités répétitives génère plus de courant que toute autre texture et génère environ 125% de plus qu'un panneau PV conventionnel sans conception de grille.
En raison de sa simplicité inhérente, la conception en damier peut être plus facile à fabriquer à l'échelle industrielle et également plus robuste que d'autres modèles de cellules solaires plus complexes.
Cette conception offre la possibilité d'intégrer davantage les panneaux photovoltaïques dans des matériaux plus fins et plus flexibles. Cela créera davantage de possibilités d’utiliser l’énergie solaire dans davantage de produits.
Ce n'est pas une blague: la rentabilité des ressources utilisées pour fabriquer les cellules solaires pourrait devenir 10 fois plus élevée.
En principe, nous aurions 10 fois plus d'énergie solaire avec la même quantité de matériau absorbant. Des panneaux photovoltaïques dix fois plus minces pourraient permettre une expansion rapide du photovoltaïque. Surtout, ils pourraient augmenter la production d'électricité solaire et réduire considérablement notre empreinte carbone.
