Les cellules solaires panchromatiques et ultra-minces pourraient bientôt devenir réalité
Qu'est-ce qui vient de se passer? La révolution de l’énergie solaire est peut-être sur le point de passer à une vitesse encore plus élevée. Des chercheurs allemands ont développé un nouveau système révolutionnaire de collecte de lumière qui pourrait faire un bond considérable dans l'efficacité des cellules solaires en absorbant la lumière sur toute la plage visible.
Pendant des années, la technologie solaire a été paralysée par certaines limitations fondamentales. Les cellules solaires traditionnelles à base de silicium peuvent absorber la lumière sur tout le spectre visible, ce qui est formidable, mais elles le font « faiblement ». Ils doivent également être épais – nous parlons de micromètres – pour absorber suffisamment de photons pour générer une électricité significative. Cet encombrement supplémentaire les rend plus lourds, plus chers et plus difficiles à intégrer de manière transparente dans les bâtiments et les véhicules.
D’un autre côté, les cellules solaires à couches minces fabriquées à partir de colorants organiques sont bon marché et légères, avec une épaisseur de seulement 100 nanomètres. Mais ils ne peuvent absorber qu’une partie étroite du spectre solaire, ce qui n’est pas un compromis idéal.
Aujourd’hui, des scientifiques de l’Université de Würzburg ont peut-être déchiffré le code avec un nouveau design bio-inspiré. L'étude, publiée dans la revue Chem, met en évidence un nouveau système, baptisé URPB, calqué sur les antennes photosynthétiques des plantes et des bactéries qui captent si efficacement la lumière du soleil.
Mais plutôt que de s'appuyer sur la machinerie complexe de la nature, l'URPB utilise une structure plus simple : quatre colorants différents disposés selon une configuration empilée avec précision. Grâce à cette disposition si soignée, il peut capturer la lumière dans les longueurs d'onde UV, visibles et proches de l'infrarouge avec une excellente efficacité. Et c'est de là que vient le nom. L'URPB correspond aux quatre longueurs d'onde lumineuses que chaque couche peut absorber : ultraviolet, rouge, violet et bleu.
Lors des tests menés par l'équipe, le système a converti 38 % de la lumière entrante en énergie utile, soit des ordres de grandeur supérieurs à ce que les colorants individuels pouvaient gérer seuls, avec un maximum de 3 % seulement.
La technologie actuelle des cellules solaires atteint rapidement son efficacité maximale et les recherches ci-dessus sont loin d'être la seule tentative visant à extraire davantage d'énergie des cellules. Par exemple, une étude turque récente a analysé une structure de cellule solaire photovoltaïque semi-sphérique qui pourrait absorber jusqu'à 66 % de lumière en plus par rapport aux panneaux plats. Les simulations informatiques semblaient prometteuses, mais un prototypage réel est nécessaire.
Avant cela, en 2023, les scientifiques avaient tenté d’améliorer les cellules solaires traditionnelles en silicium en ajoutant une nouvelle couche de pérovskite sur le dessus. Ce composé capte différentes longueurs d'onde de lumière, augmentant potentiellement l'efficacité au-delà de 30 %, un seuil crucial pour rendre l'énergie solaire plus viable à l'échelle mondiale.
Bien entendu, faire passer une technologie comme celle-ci du laboratoire à la production industrielle est toujours une bataille difficile. Chaque avancée dans le domaine de l'énergie solaire suscite un certain engouement avant que la réalité ne s'installe.