Un nouveau record mondial d'efficacité de conversion de la lumière solaire en électricité a été atteint grâce à une cellule solaire tandem au Helmholz Zentrum Berlin (HZB). Constitué d'une cellule inférieure en silicium et d'une cellule supérieure en pérovskite, la cellule est capable de convertir 32,5% du rayonnement solaire incident en électricité. La valeur est officielle, elle a reçu la confirmation de l'institut de certification ESTI en Italie et a déjà été ajoutée au Tableau NREL des technologies de cellules solaires (National Renewable Energy Lab) aux États-Unis.
« L’augmentation notable de l’efficacité des cellules solaires tandem à base de pérovskite et de silicium constitue une véritable avancée qu’aucun d’entre nous n’aurait pu imaginer il y a quelques mois à peine. » Le professeur le dit Steve Albrecht, qui a dirigé la recherche.
Toutes les équipes impliquées chez HZB, en particulier le PV Competence Center et le laboratoire d'innovation HySPRINT ont travaillé dur et obtenu des résultats extraordinaires.
Steve Albrecht, HZB
Nouvelle interface, nouvelle phase
Le succès extraordinaire dans le développement d'une pérovskite très avancée est le résultat d'une brillante intuition. Docteur Silvia Mariotti et dr. Eike Kohnen travaillé pour créer une modification d'interface qui réduit les pertes de recombinaison des porteurs de charge et a utilisé une analyse minutieuse pour comprendre les propriétés uniques de cette modification. Grâce aux efforts de ces scientifiques, cette technologie a été mise en œuvre avec succès dans des cellules solaires en tandem et optimisée grâce à des améliorations optiques.
Résultat? Le PV (tension en circuit ouvert) le plus élevé jamais atteint, le rendement le plus élevé jamais atteint.
Cellule solaire tandem pérovskite/silicium, croissance continue
La dernière décennie a apporté de plus en plus de records d'efficacité pour cette cellule solaire à pérovskite de silicium, et c'est une croissance qui semble s'accélérer. Au cours des 2 dernières années, par exemple : 2021, l'équipe HZB atteint une efficacité de 29,8 % en utilisant des nanostructures périodiques. Été 2022, leEPFL (Lausanne Polytechnic) en Suisse a présenté une cellule tandem avec un rendement de 31,3%. Aujourd'hui, moins de 6 mois plus tard, nous sommes à 32,5%.
Il semble que la route soit la bonne
Imaginez avoir une sorte de cellule supersolaire capable de capturer et de convertir l’énergie lumineuse sur tout le spectre de la lumière visible. Cette merveille technologique s'appelle une cellule solaire tandem et fonctionne grâce à deux cellules distinctes : une inférieure en silicium et une supérieure en pérovskite.
La cellule du bas est responsable de la conversion de la lumière rouge et proche infrarouge, tandis que la cellule du haut traite de la lumière bleue.
Mais comment cette cellule solaire en pérovskite de silicium fonctionne-t-elle si efficacement ? Grâce à de fines couches de matériaux spéciaux qui permettent d'optimiser l'utilisation de la lumière et de minimiser les pertes électriques. Non seulement il est extraordinairement efficace, mais il est également esthétique, comme le montre cette illustration d'Eike Köhnen/HZB.
Cellules solaires tandem pérovskite/silicium, et maintenant ?
Prof Bernd Rech, directeur scientifique de HZB, s'est dit satisfait de ce résultat : « Nous sommes très enthousiasmés par cette nouvelle valeur, car elle montre que la technologie tandem pérovskite/silicium est très prometteuse pour contribuer à un approvisionnement énergétique durable. »
Il a raison : le graphique NREL montre clairement à quel point les dernières augmentations d'efficacité du HZB et de l'EPFL ont été vraiment spectaculaires.
Nous espérons qu'à mesure que la recherche et le développement progressent, cette technologie deviendra de plus en plus accessible et abordable pour les ménages et les entreprises du monde entier.
