L’invention d’un panneau solaire bifacial (pérovskite) qui produit 10 % à 20 % d’électricité en plus

Les panneaux photovoltaïques bifaces connaissent un véritable succès depuis 2018. Ce marché générait 9,57 milliards de dollars en 2022. Ce chiffre pourrait remonter à 21,76 milliards de dollars jusqu’à 2028, avec une hausse de 14,93 % par an. Cette croissance s’explique par le fait que ces modèles sont plus performants que les panneaux classiques monofaciaux. En effet, ils produisent de l’électricité non seulement par le dessus, mais aussi par le bas. La face avant du module capte la lumière directe du soleil, tandis que la face arrière intercepte la lumière réfléchie. Ce mode de fonctionnement permet de profiter des gains de production allant de 5 à 15 %, voire plus. Aujourd’hui, cette technologie bifaciale est principalement constituée de silicium. Mais dans cette nouvelle étude, des scientifiques de National Renewable Energy Laboratory (NREL) travaillent sur le développement des cellules solaires bifaciales à base de pérovskite, efficaces sur leurs deux côtés. Décryptage.

La conception d’une cellule bifaciale à pérovskite

Ces chercheurs américains développent une cellule solaire bifaciale à pérovskite à coût plus réduit et à rendement énergétique plus élevé. Selon eux, les résultats des études précédentes restent peu convaincants. Les dispositifs réalisés jusqu’à présent seraient encore moins satisfaisants que leurs homologues monofaciaux, capables de convertir 26 % de la lumière reçue en électricité. Cette équipe de recherche a ajouté que la face avant d’une cellule bifaciale à pérovskite devrait présenter une efficacité proche de celle d’une cellule monofaciale de pointe. En plus, sa face arrière devrait être tout aussi performante.

D’après Kai Zhu, chercheur principal au Centre de chimie et de nanoscience du NREL, cette nouvelle cellule bifaciale à pérovskite fonctionne de façon très efficace. L’efficacité des deux faces sous un éclairage serait presque similaire en laboratoire. Une efficacité de conversion de puissance (PCE) de plus de 23 % a été observée pour l’éclairage frontal. D’ailleurs, les scientifiques ont noté une bifacialité élevée comprise entre 91 et 93 %. Cette expérience pourrait aider à rendre encore plus rentable la production de l’énergie solaire.

Les méthodes utilisées dans cette étude

Ces chercheurs ont expliqué que l’épaisseur de la couche de pérovskite peut grandement influencer les performances de la cellule solaire. En effet, celle-ci devrait permettre une meilleure absorption des photons d’une certaine partie du spectre solaire. Si elle est trop importante, elle risquera de bloquer les photons. Sur le dos du dispositif, il est aussi crucial de bien calculer l’épaisseur de l’électrode arrière conductrice afin de limiter la perte résistive. C’est pourquoi cette équipe a pris soin de déterminer ces paramètres avec l’aide des simulations optiques et électriques. Grâce à ces simulations, il n’était pas nécessaire de produire expérimentalement plusieurs modèles de cellule solaire pour arriver à discerner l’épaisseur idéale.

Les chercheurs ont ainsi découvert que la couche de pérovskite devrait être épaisse d’approximativement 850 nm. Celle-ci est donc particulièrement fine. Il est à préciser que cette équipe a utilisé deux simulateurs solaires comme source d’éclairage des deux côtés de la cellule. La lumière directe frappait la face avant. En revanche, la face arrière reçoit les rayons réfléchis. D’après ces scientifiques, le rendement de leur dispositif a progressivement augmenté suivant la hausse de l’albédo (rapport entre le flux d’énergie lumineuse réfléchie et le flux d’énergie lumineuse incidente). Plus d’informations : Joule