Les tuiles, c’\u00e9tait hier : Aujourd’hui, on voit sur un nombre croissant de toits suisses de grands rectangles noirs et bleus qui transforment la lumi\u00e8re du soleil en \u00e9lectricit\u00e9. La couleur noir-bleu est due aux cristaux de silicium, car la majorit\u00e9 des cellules solaires disponibles aujourd’hui sont bas\u00e9es sur ce mat\u00e9riau semi-conducteur. Mais le silicium n’est pas le seul moyen de fabriquer des cellules photovolta\u00efques – et peut-\u00eatre pas le meilleur.<\/p>\n\n\n\n
Les cellules photovolta\u00efques \u00e0 base de silicium sont aujourd’hui tellement d\u00e9velopp\u00e9es qu’elles ont atteint les limites de leur efficacit\u00e9. Bien qu’il soit possible de gagner quelques points de pourcentage suppl\u00e9mentaires, la limite sup\u00e9rieure th\u00e9orique du rendement d’une cellule simple au silicium est de 33%. En pratique, elle est l\u00e9g\u00e8rement inf\u00e9rieure, car la construction et le fonctionnement des cellules entra\u00eenent in\u00e9vitablement de petites pertes d’\u00e9nergie.<\/p>\n\n\n\n
La raison de cette efficacit\u00e9 limit\u00e9e est due aux propri\u00e9t\u00e9s mat\u00e9rielles du silicium. La \u00ab\u00a0bande interdite\u00a0\u00bb du mat\u00e9riau fait que seuls les photons ayant une certaine \u00e9nergie peuvent \u00eatre convertis en \u00e9lectricit\u00e9. Si l’\u00e9nergie du photon est trop \u00e9lev\u00e9e, il ne peut pas \u00eatre enti\u00e8rement \u00ab\u00a0utilis\u00e9\u00a0\u00bb par la cellule solaire.<\/p>\n\n\n\n
Deux couches valent mieux qu’une<\/strong> Si l’on transforme deux p\u00e9rovskites avec des bandes interdites diff\u00e9rentes en cellules solaires \u00e0 couche mince et qu’on les \u00ab\u00a0empile\u00a0\u00bb l’une sur l’autre, on obtient une cellule solaire dite tandem. Une couche de p\u00e9rovskite \u00ab\u00a0capture\u00a0\u00bb les photons de haute \u00e9nergie, l’autre ceux de basse \u00e9nergie. Il est ainsi possible d’atteindre un rendement th\u00e9orique de 45%, soit bien plus que les 33% des cellules simples. Il est \u00e9galement possible de combiner une couche de p\u00e9rovskite avec une couche de silicium pour obtenir une cellule tandem \u00e0 haut rendement.<\/p>\n\n\n\n Actuellement, Fu et son \u00e9quipe se concentrent sur les cellules tandem en p\u00e9rovskite pure, notamment dans le cadre du projet de recherche europ\u00e9en \u00ab\u00a0SuPerTandem\u00a0\u00bb, auquel participent 15 institutions de recherche et entreprises europ\u00e9ennes de premier plan. L’objectif du projet : d\u00e9velopper des modules tandems en p\u00e9rovskite flexibles avec un rendement de plus de 30 pour cent, qui peuvent en outre \u00eatre produits avec des proc\u00e9d\u00e9s \u00e9volutifs et peu co\u00fbteux. Car c’est l\u00e0 un autre point fort des cellules solaires en p\u00e9rovskite : \u00ab\u00a0Les cellules solaires au silicium n\u00e9cessitent g\u00e9n\u00e9ralement des monocristaux de silicium d’une grande puret\u00e9, fabriqu\u00e9s \u00e0 haute temp\u00e9rature\u00a0\u00bb, explique Fu. \u00ab\u00a0En revanche, les couches minces de p\u00e9rovskite peuvent \u00eatre imprim\u00e9es, \u00e9vapor\u00e9es ou d\u00e9pos\u00e9es \u00e0 partir d’une solution, avec une empreinte carbone r\u00e9duite en cons\u00e9quence. Les petits d\u00e9fauts qui en r\u00e9sultent n’affectent que tr\u00e8s peu leurs propri\u00e9t\u00e9s opto\u00e9lectroniques\u00a0\u00bb<\/p>\n\n\n\n Les avantages potentiels de projets tels que \u00ab\u00a0SuPerTandem\u00a0\u00bb sont \u00e9normes, car plus le rendement est \u00e9lev\u00e9, moins l’installation solaire co\u00fbte cher au final. \u00ab\u00a0La cellule elle-m\u00eame repr\u00e9sente moins de 20 pour cent du co\u00fbt d’une installation photovolta\u00efque\u00a0\u00bb, explique Fu. \u00ab\u00a0Les 80 pour cent restants concernent le c\u00e2blage, les onduleurs, le contr\u00f4le et, bien s\u00fbr, la main-d’\u0153uvre n\u00e9cessaire \u00e0 l’installation\u00a0\u00bb Si l’on augmente l’efficacit\u00e9 de chaque cellule, une installation PV plus petite – et donc moins ch\u00e8re – suffit pour produire la m\u00eame quantit\u00e9 d’\u00e9lectricit\u00e9. Les cellules \u00e0 couches minces en p\u00e9rovskite peuvent \u00e9galement \u00eatre fabriqu\u00e9es sur des films l\u00e9gers et flexibles, plut\u00f4t que sur des plaques de verre lourdes et rigides comme les cellules au silicium. Elles peuvent donc \u00eatre utilis\u00e9es dans un plus grand nombre d’endroits, par exemple sur les toits des voitures ou sur les structures \u00e0 faible capacit\u00e9 de charge.<\/p>\n\n\n\n Du laboratoire au toit Que devons-nous encore faire pour que les carr\u00e9s noirs et bleus sur le toit soient bient\u00f4t rejoints par des feuilles de perovskite rouge\u00e2tres ? \u00ab\u00a0Nous devons d’abord faire passer les cellules p\u00e9rovskites des prototypes actuels de quelques centim\u00e8tres \u00e0 des tailles industrielles\u00a0\u00bb, explique Fu. Il faudra \u00e9galement prot\u00e9ger efficacement les cellules, encore un peu fragiles, contre les intemp\u00e9ries. Le chercheur de l’Empa est optimiste quant \u00e0 la r\u00e9ussite de ces deux objectifs dans les cinq \u00e0 dix prochaines ann\u00e9es. \u00ab\u00a0Nous faisons de bons progr\u00e8s et il y a un grand int\u00e9r\u00eat de la part de l’industrie\u00a0\u00bb, dit le scientifique. \u00ab\u00a0Cela fait \u00e0 peine 15 ans que la recherche s’int\u00e9resse aux cellules solaires en p\u00e9rovskite. Les cellules au silicium font l’objet de recherches depuis pr\u00e8s de 70 ans, tout de m\u00eame\u00a0\u00bb<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":" Deux couches pour plus d’efficacit\u00e9. Les cellules solaires en tandem \u00e0 base de p\u00e9rovskite peuvent capter la lumi\u00e8re du soleil mieux que les cellules solaires conventionnelles en silicium. Au laboratoire, les cellules l\u00e9g\u00e8res et flexibles ont d\u00e9j\u00e0 fait leurs preuves \u2013 les chercheurs d’Empa travaillent maintenant \u00e0 les d\u00e9velopper et \u00e0 les rendre adapt\u00e9es \u00e0 un usage quotidien.<\/p>\n","protected":false},"author":2,"featured_media":88144,"comment_status":"open","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"_acf_changed":false,"_surecart_dashboard_logo_width":"180px","_surecart_dashboard_show_logo":true,"_surecart_dashboard_navigation_orders":true,"_surecart_dashboard_navigation_invoices":true,"_surecart_dashboard_navigation_subscriptions":true,"_surecart_dashboard_navigation_downloads":true,"_surecart_dashboard_navigation_billing":true,"_surecart_dashboard_navigation_account":true,"inline_featured_image":false,"_monsterinsights_skip_tracking":false,"footnotes":""},"categories":[8747,22303],"tags":[4542,46084,46083],"class_list":["post-88151","post","type-post","status-publish","format-standard","has-post-thumbnail","hentry","category-energie","category-suisse","tag-erneuerbare-energie-fr","tag-perowskit-solarzellen","tag-silicium-technologie"],"acf":{"bild_mit_ki_erstellt_worden":[],"lead":"Deux couches pour plus d'efficacit\u00e9. 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Les cellules solaires fabriqu\u00e9es \u00e0 partir d’autres mat\u00e9riaux offrent une possibilit\u00e9 de contourner cette limitation, explique Fan Fu, chercheur \u00e0 l’Empa. Ce chef de groupe au laboratoire des films minces et du photovolta\u00efque m\u00e8ne des recherches sur les cellules solaires \u00e0 haut rendement en p\u00e9rovskite. Une cellule simple en p\u00e9rovskite n’atteint certes pas \u00e0 elle seule un rendement plus \u00e9lev\u00e9, car la p\u00e9rovskite, en tant que semi-conducteur, a elle aussi une bande interdite limit\u00e9e. La v\u00e9ritable force de ce mat\u00e9riau innovant r\u00e9side dans le fait que, contrairement au silicium, cette bande interdite peut \u00eatre contr\u00f4l\u00e9e en faisant varier la composition du mat\u00e9riau perovskite.<\/p>\n\n\n\n
<\/strong>Ce grand potentiel des cellules solaires en p\u00e9rovskite doit maintenant \u00eatre exploit\u00e9. Outre \u00ab\u00a0SuPerTandem\u00a0\u00bb, Fan Fus Team travaille \u00e9galement sur deux projets suisses. Dans un projet financ\u00e9 par le Fonds national suisse (FNS), l’\u00e9quipe de l’Empa travaille \u00e0 mieux comprendre les propri\u00e9t\u00e9s fondamentales et les d\u00e9fis des cellules solaires en p\u00e9rovskite, qui contribuent \u00e0 leur efficacit\u00e9 et \u00e0 leur stabilit\u00e9. Et dans le cadre d’un projet avec l’Office f\u00e9d\u00e9ral de l’\u00e9nergie (OFEN), ils mettent imm\u00e9diatement en pratique leurs connaissances d\u00e9j\u00e0 acquises en mettant \u00e0 l’\u00e9chelle les cellules tandem d\u00e9velopp\u00e9es \u00e0 l’Empa.<\/p>\n\n\n\n