L’invention de cette cellule solaire innovante permet de convertir les longueurs d’onde perdues en électricité

Face aux innombrables défis environnementaux auxquels notre espèce fait face, l’énergie photovoltaïque est considérée comme l’une des solutions qui pourraient nous aider à atténuer le phénomène du changement climatique. En effet, l’utilisation de panneaux solaires permet de profiter d’une énergie renouvelable. Le concept repose sur l’exploitation de l’effet photoélectrique pour produire un courant continu, ceci par absorption des rayons solaires. Les cellules convertissent l’énergie lumineuse des photons en énergie électrique grâce à des matériaux semi-conducteurs. Une fois soumis sous l’action de la lumière, ces matériaux émettent des électrons qui circulent en circuit fermé pour produire de l’électricité. Ils sont principalement fabriqués à partir de silicium. Bien que ce dernier soit particulièrement efficace pour absorber l’extrémité rouge du spectre de la lumière solaire, il rejette les longueurs d’onde plus courtes telles que la lumière ultraviolette et la lumière bleue.

Une découverte prometteuse

Quoi qu’il en soit, il semble que la donne soit sur le point de changer: des chercheurs de l’université de New York (NYU) Tandon ont effectivement découvert comment convertir les photons ultraviolets et bleus en électricité grâce à l’utilisation d’un film mince. Concrètement, l’équipe affirme avoir développé une technique pour convertir ces derniers en photons proche infrarouge. Ainsi, ils peuvent être exploités pour limiter le gaspillage et améliorer les performances des cellules solaires.

Une efficacité élevée

Le film est fabriqué avec de la pérovskite inorganique complétée par une faible quantité d’ytterbium. En plus de ses capacités élevées à absorber la lumière, la pérovskite possède une forte résistance aux rayons solaires. Dans cette étude, elle a pour fonction de capturer la lumière bleue afin de transférer l’énergie absorbée vers l’ytterbium. Ce dernier, à son tour émet l’énergie sous forme de lumière proche infrarouge. Les photons rouges issus de la conversion peuvent alors être captés par la cellule solaire au silicium pour être transformés en électricité. Les tests effectués par l’équipe ont démontré que l’efficacité du film à convertir les photons bleus en photons rouges est de l’ordre de 82,5 %.

« Nous ne savons pas encore exactement (comment augmenter l’efficacité de plus de 100 %) (…) Cependant, nous avons quelques idées basées sur l’hypothèse de la façon dont l’émission se produit en premier lieu. Nous empruntons deux voies – (1) mener des expériences pour découvrir les détails de ce qui rend ce matériau spécial, et (2) nous explorons des matériaux structurés de manière similaire avec différentes substitutions d’éléments. » Eray Aydil, auteur principal de l’étude, à New Atlas

Des améliorations sont prévues

Toujours dans le but d’améliorer les résultats de leur découverte, les chercheurs ont expérimenté d’autres techniques et envisagent de continuer à le faire. Au cours d’une expérience, la température du processus de production a été modifiée en vue de réduire la quantité de bismuth qui s’échappe. Le film a alors présenté une efficacité de conversion de photons bleus en rouges de 95 %. D’après Eray Aydil, auteur principal de l’étude, « franchir la barrière d’efficacité de 100 % n’est pas impossible, mais des études doivent encore être menées. Les idées sont basées sur l’hypothèse de la façon dont l’émission se produit en premier lieu ». À noter qu’un article scientifique détaillant la recherche a été publié dans la revue Materials Horizons.