Des scientifiques de l'Université de Milan-Bicocca, Rome Tor Vergata et MIT ont fabriqué un dispositif « hybride thermoélectrique séparé électriquement » (HTEPV) capable de récupérer la chaleur perdue d'une unité photovoltaïque et de produire de l'énergie supplémentaire à partir de cellules solaires.
Les cellules solaires au silicium dominent le marché photovoltaïque en raison de leur rendement élevé et de leur faible coût. Cependant, ils sont sensibles à la température. Cela peut entraîner des pertes d’énergie importantes sur la durée de vie des panneaux solaires. Ils peuvent perdre jusqu'à 20 % de leur efficacité à température ambiante en raison des variations de température. Récemment, le sujet « brûlant » est l’hybridation avec des générateurs thermoélectriques (TEG). Pouquoi? Dans les systèmes HTEPV, un générateur thermoélectrique TEG peut récupérer la chaleur perdue par les cellules solaires pour produire de l'énergie supplémentaire et améliorer l'efficacité globale de l'appareil.
Les systèmes HTEPV ont fait l’objet de nombreuses études et revues. En général, cependant, ils ont été signalés comme étant très bon marché et ne conviennent pas pour augmenter l’efficacité photovoltaïque. Les chercheurs ont finalement choisi trois types différents de systèmes solaires pour cette expérience. Lequel? Pérovskite, phosphure d'indium et de gallium (GaInP) et silicium amorphe (a-Si).
Comment est fabriqué un système hybride HTEPV ?
Le système de cellules solaires hybrides se compose d'une plaque chauffante TEG al personnalisée tellurure de bismuth. Cette plaque est placée en contact thermique avec le dos d'une cellule solaire pérovskite (d'une surface de 1 cm²) qui utilise une couche de graisse thermique sans silicone. Les deux unités sont en effet couplées thermiquement mais séparées électriquement.
Boîte pour les nerds
Le côté froid du TEG a ensuite été fixé avec de la graisse thermique au fond de la chambre à vide. Sa température a été contrôlée avec un thermocouple de type K pour le dispositif hybride final. L'équipe a également vérifié la température du fond de la chambre. Pour ce faire, ils ont utilisé un circuit de liquide dissipateur, alimenté par un réfrigérateur à température réglable. Les cellules solaires étaient en contact thermique avec l'électrode TEG supérieure avec une couche de graisse thermique et un thermocouple K positionné entre l'électrode chaude et le bas de la cellule solaire. Les courbes JV ont été enregistrées à partir d'un compteur source Keithley 2440 contrôlé par un programme LabView.
Tests sur les cellules solaires
Les chercheurs ont ensuite effectué des tests pour déterminer l'effet énergique de la concentration optique sur la sensibilité à la température. L’équipe a mesuré en continu la puissance d’entrée du simulateur solaire et l’a ajustée avec des cellules solaires en silicium de référence. Il a ensuite mis en place un masque en acier inoxydable avec des zones connues pour évaluer avec précision la densité de puissance d'entrée.
Les pérovskites ont montré des gains d'efficacité supérieurs à 2 % à toutes les concentrations optiques.
Les chercheurs ont confirmé ces améliorations pour le boîtier de la cellule solaire pérovskite. Pour eux, ils ont constaté que les gains les plus élevés se produisent à des températures de fonctionnement normales du photovoltaïque conventionnel. Récemment, une équipe de Université Brown prétend avoir développé une colle moléculaire qui augmente l’efficacité des cellules solaires à pérovskite. Auparavant, des chercheurs du Institut des sciences et de la technologie de Gwangju, Corée du Sud, ont mis au point une nouvelle méthode pour augmenter l'efficacité des cellules solaires à pérovskite utilisant des ions.
Cela vaut la peine d'y travailler : l'hybridation « thermoélectrique » des cellules solaires fonctionne et augmenter leur efficacité est toujours une bonne et bonne chose.
