Nouvelle percée pour obtenir des cellules solaires abordables
Pieuvre.ca
La technologie actuelle des cellules photovoltaïques est limitées par plusieurs facteurs : des coûts de production élevés, une faible efficacité et durabilité, en plus du fait que plusieurs types de cellules sont fabriquées à partir de matériaux toxiques et rares. Des chercheurs de la Northwestern University ont toutefois développé une nouvelle cellule solaire qui devrait, en principe, réduire toutes ces limitations à l’énergie solaire.
Ce nouveau type de cellule solaire est plus particulièrement le premier à régler le problème de la cellule Grätzel, une cellule photovoltaïque prometteuse à faible coût et non-polluante; elle coule. Les électrolytes présents dans la cellule sont faits d’un liquide organique qui peut s’écouler et s’attaquer à la cellule elle-même.
Ce type de cellule utilise une teinture moléculaire pour absorber la lumière du soleil et la convertir en électricité, tout comme la chlorophylle chez les plantes. Les cellules ne durent cependant pas plus de 18 mois en moyenne, ce qui les rends inefficaces sur un plan commercial. Les scientifiques cherchent une alternative depuis deux décennies pour régler cet important problème.
Selon le chimiste Mercouri Kanatzidis, la cellule Grätzel « est comme avoir le concept de l’ampoule mais sans avoir le fil de tungstène ou les matériaux de carbone. Nous avons créé un nouveau matériau robuste qui permet de mieux faire fonctionner ce concept de cellule photovoltaïque. Notre matériau est solide, pas liquide, alors il ne devrait pas couler ou s’attaquer à la cellule.
Le développement de la nouvelle cellule a d’ailleurs permis d’obtenir approximativement des gains d’efficacité d’environ un pour cent par mois.
Dans cette cellule de la Northwestern University, un mince film formé d’un composé comprenant du césium, de l’étain et de l’iodine, remplace entièrement le liquide électrolyte de la cellule Grätzel. Les détails de la nouvelle cellule sont publiés dans l’édition du 24 mai de la publication scientifique Nature.
Au dire de Robert Chang, un expert en nanotechnologie, il s’agit de la première démonstration d’un système de cellules possédant un film de captation de la lumière solaire entière solide qui promet de dépasser la performance de la cellule Grätzel. « Nos travaux nous ouvre des portes vers un monde où ces matériaux seront améliorés, offrant une efficacité beaucoup plus élevée qu’aujourd’hui. »
Cette nouvelle cellule offre un taux de conversion jamais égalé jusqu’ici (approximativement 10,2 pour cent) pour une cellule entièrement solide. Ce taux est très près de celui observé pour la cellule Grätzel (environ 11 ou 12 pour cent). Les cellules conventionnelles faites de silicone hautement purifiées peuvent convertir environ 20 pour cent de la lumière solaire en électricité.
« Ce n’est que le début, a ajouté M. Chang. Notre concept est applicable à plusieurs types de cellules photovoltaïques. Il y a beaucoup d’espace pour s’améliorer. »
La structure de film très mince pour capter la lumière solaire est d’ailleurs compatible avec les techniques de production de masse, soulignent les chercheurs. La prochaine étape consistera à construire une grande série de ces cellules solaires.
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