Parmi les énergies renouvelables, le solaire tient une place de choix dans la mesure où il peut être déployer à petite comme à grande échelle. Des micro-installations de quelques cellules photovoltaïques pour recharger un smartphone aux installations sur les toits des maisons ou des entreprises en allant jusqu’aux fermes solaires équipées de milliers de panneaux, il y a de multiples façons d’exploiter cette technologie.
Ces différents moyens dépendent d’un facteur commun : le taux de conversion de l’énergie solaire en électricité. Les techniques actuelles assurent des taux de transformation (pour des applications courantes) de l’ordre de 20 à 25% pour les plus efficaces (avec la bonne orientation, un ensoleillement suffisant, etc), obligeant à utiliser d’imposantes surfaces de panneaux photovoltaïques lorsqu’il faut assurer un approvisionnement conséquent.
Un tiers d’énergie solaire convertie en électricité
De nombreux travaux sont en cours pour améliorer le rendement des panneaux solaires, ce qui permettrait de généraliser plus largement les installations et d’en tirer plus d’électricité.
Le cap des 30% de taux de conversion a déjà été atteint en laboratoire et les astuces techniques employées doivent maintenant être transformées en applications commerciales.
Des chercheurs du centre Helmholtz de Berlin (HZB en allemand) ont encore affiné les techniques pour atteindre un nouveau record en obtenant un taux de transformation de l’énergie solaire en électricité de 32,5%.
Le résultat est obtenu en utilisant des cellules photovoltaïques « tandem » composés d’une couche supérieure de perovskite captant plutôt la lumière bleue (hautes fréquences lumineuses) et d’une couche inférieure de silicium captant de préférence les fréquences lumineuses basse (rouge et infrarouge proche).
Optimisation de la cellule tandem
Le principe a déjà été utilisé par d’autres laboratoires mais les chercheurs du HZB ont optimisé la cellule photovoltaïque en ajustant les couches minces pour améliorer la pénétration de lumière et réduire les fuites de courant électrique afin de gagner les quelques pourcents de conversion supplémentaires.
Le taux de conversion progresse à petits pas (29,8% fin 2021 obtenu par HZB et 31,3% grâce à l’Ecole polytechnique Fédérale de Lausanne durant l’été 2022) pour arriver donc désormais à 32,5%.
Le centre berlinois se félicite de ces avancées qui se rapprochent de la possibilité de convertir près d’un tiers de l’énergie solaire en électricité pour un coût bien moindre que des semiconducteurs bien plus onéreux.