Innovation

L’invention d’une cellule solaire révolutionnaire capable de produire mille fois plus d’énergie

Des scientifiques de l’Université Martin Luther de Halle-Wittenberg ont inventé une cellule solaire qui promet un rendement largement supérieur à celui des cellules photovoltaïques conventionnelles. Une découverte qui pourrait faciliter la production des panneaux solaires.

Le photovoltaïque fait partie des sources d’énergie renouvelable les plus convoitées. Les installations solaires constituent un investissement intéressant pour réduire sa dépendance vis-à-vis du réseau public d’électricité. Elles permettent ainsi de diminuer sa facture d’énergie tout en réduisant l’empreinte carbone de son foyer. Face à ces multiples avantages de l’énergie solaire, le concept continue d’attirer l’attention des chercheurs. C’est le cas d’un groupe de recherches de l’Université Martin Luther de Halle-Wittenberg (MLU), en Allemagne, qui a publié une étude qui pourrait changer l’avenir de l’industrie des panneaux solaires. L’article décrit effectivement l’invention d’un nouveau type de cellules solaires qui promet un meilleur effet photovoltaïque.

Une invention pour améliorer la conception des panneaux solaires

L’étude qui décrit cette prouesse a été publiée dans la revue Science Advances. Selon les explications du physicien Akash Bhatnagar du Centre de compétence en innovation SiLi-nano de la MLU, la technique développée rendra le processus de fabrication des panneaux photovoltaïques beaucoup plus aisé. Il faut savoir que les panneaux solaires traditionnels utilisent pour la plupart des cellules composées de silicium. La nouvelle cellule mise au point par  Bhatnagar et ses collègues est totalement différente. Elle est constituée de trois couches de cristaux ferroélectriques.

Panneaux solaires : des chercheurs veulent multiplier par 1000 la puissance des cellules photovoltaïques
Panneaux solaires : des chercheurs veulent multiplier par 1000 la puissance des cellules photovoltaïques. Image d’illustration. Crédit photo : Shutterstock

Le titanate de baryum comme matériau premier

Pour parvenir à ce résultat, les chercheurs ont étudié différents types de matériaux ferroélectriques, dont le titanate de baryum. Ces matériaux ont effectivement l’avantage de ne pas avoir besoin de jonction pn pour produire l’effet photovoltaïque. Autrement dit, il n’est pas nécessaire d’utiliser des couches dopées positivement et négativement. Le problème avec le titanate de baryum est qu’en l’état, son efficacité est faible pour convertir la lumière du soleil en électricité.

Pour surmonter cette contrainte, les chercheurs ont superposé de fines couches de différents matériaux. « L’important ici est qu’un matériau ferroélectrique soit alterné avec un matériau paraélectrique. Bien que ce dernier n’ait pas de charges séparées, il peut devenir ferroélectrique dans certaines conditions, par exemple à basse température ou lorsque sa structure chimique est légèrement modifiée » a écrit Bhatnagar.

Panneaux solaires : des chercheurs veulent multiplier par 1000 la puissance des cellules photovoltaïques
Panneaux solaires : des chercheurs veulent multiplier par 1000 la puissance des cellules photovoltaïques. Image d’illustration. Crédit photo : Shutterstock / PavelNovakUA

Des essais prometteurs

L’équipe a placé le titanate de baryum entre des couches de titanate de strontium et de titanate de calcium. Pour effectuer cette opération, ils ont recouru à un laser de haute puissance. Finalement, les chercheurs ont pu créer un matériau contenant près de 500 couches d’environ 200 nanomètres d’épaisseur. Bhatnagar et ses collègues ont mesuré une efficacité jusqu’à mille fois plus élevée – soit jusqu’à 1000 fois plus d’énergie – par rapport à celle d’une cellule solaire fabriquée avec un titanate de baryum pur lors des tests. Pour l’heure, les scientifiques tentent de comprendre ce qui est à l’origine de cet effet photoélectrique largement prometteur. Le moins que l’on puisse dire, c’est qu’il s’agit d’une recherche qui mérite d’être suivie de près en raison de son potentiel à révolutionner l’univers des panneaux solaires.

 

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Marc Odilon

J'ai rejoint Neozone en 2020. Avant de me lancer dans la rédaction web en 2014, j'ai suivi des études universitaires en gestion d'entreprise et en commerce international. Mon baccalauréat technique en mécanique industrielle m'a permis de me familiariser avec l'univers de la tech. Installateur de panneaux solaires et électronicien autodidacte, je vous fais découvrir tous les jours les principales actualités des nouvelles technologies. Curieux de nature et grand amoureux du web, je suis un rédacteur polyvalent et ma plume n'a pas de limites. Quand je ne travaille pas, je fais du jogging !

12 commentaires

  1. Que penser d’un tel article ?
    Un panneau 1000 fois plus performant ?
    Donc on alimentera son quartier avec un seul panneau. Et puis finalement 1000 fois plus performant que le matériau de base qui lui n’est jamais utilisé car pas performant ? En bref on peut conclure quoi ? Rien, puisqu’on ne le compare pas un panneau normal. Comme disait quelqu’un, plus tu pédale moins fort, moins t’avance plus vite.

  2. C’est ce genre d’annonce pour tromper les gogo.
    1000 fois plus que rien ça fait toujours rien , c’est digne de Devos.
    L’énergie totale reçu au sol est environ 1000 w par m2 . Actuellement les meilleurs panneaux sur le commerce font 21% soit 210 w au m2 , en laboratoire on frolle les 32% soit 310w au m2 ….
    Di on triple le rendement actuel on arrivera a pres de 1000 w au m2 soit 100% . On ne pourra jamais aller plus loin …et même cela est pratiquement de l’utopie. Il faudrait être capable de transformer toutes les longueurs d’onde du flux solaire en électricité….et ça on sait pas faire.
    Maintenant avec des panneaux hybrides qui font de l’électricité et de l”‘eau chaude , on peut dépasser une récupération entre 50% et 100% de l’énergie du flux solaire en ajoutant puissance électrique et puissance thermique

  3. Encore du n’importe quoi…
    Les bons rendements sont de 21%
    Le rendement maximal est de 100% , soit un facteur 5….
    Annoncer 1000 fois plus c’est de la Tartuferie

  4. Le titre est subtilement faux : ils ont réussi à améliorer de 1000 la production d’électricité d’une cellule en titanate de baryum mais rien n’est dit du ratio avec une cellule en silicium…

  5. Si j’ai bien compris, cette cellule de 500 couches multi-jonction produit 1 000 fois plus d’énergie qu’une seule couche de titanate de baryum dont l’efficacité serait donc de 0,05 % (si par exemple la cellule à 500 couches a une efficacité de 50 %, comparé au 20+% d’une cellule à une seule couche de silicium monocristallin).

    C’est sans doute une performance intéressante du point de vue scientifique, à savoir comment 500 couches de titanate de baryum et d’autres matériaux sont 1000 fois plus efficaces qu’une seule couche, mais l’intérêt pratique est limité (stations spatiales, satellites), car produire industriellement 500 couches sans défaut sur des millions de panneaux solaires reviendrait à des panneaux qui coûterait sans doute quelques dizaines ou centaines de fois le prix des panneaux solaires actuels à 20+% d’efficacité, pour une performance seulement double ou triple.

    Le titanate de baryum a probablement une limite d’efficacité théorique supérieure au 29,4 % maximal du silicium monocristallin, mais on arrive déjà à les dépasser grâce au multi-jonction (plusieurs couches captant des photons de longueurs d’onde différentes) ou en combinant le silicium à d’autres matériaux, comme le pérovskite.

  6. Les cellules actuelles possèdent un rendement au alentour de 22 % la nouvelle technologie 1000 fois plus performante alors ça sera quoi le rendement, a savoir que la qtite de lumière par unité de surface ne va pas changer

  7. Il est étrange qu’un secret technologique en cour d’expérimentation soit dévoilé. Veut-on renoncer à des milliards de bénéfices ?

  8. Chimel, bon raisonnement, si je m’en tiens à ce que GPT dit selon lui une seule couche se situe entre 1% et 3% de conversion.
    On serait par simple conjecture à 1000% à 3000% de rendement ce qui n’a pas de sens…

  9. Ça sonne bien , mais il me parait plutôt de la fiction que de la réalité , 1000 fois pour le grand publique peut être dans 15-20 ans pas avant,

  10. J’aimerais savoir comment mettre en place une installation solaire capable de fournir un courant électrique de tension maximale 220v/230v pour alimenter un dynamo électrique 1500 tours/min dans une scierie.
    Combien de panneaux solaires de quelle capacité mettre en série ?
    Combien de batteries solaires de quelle capacité mettre en série ?
    Quel type de convertisseur de charge utilisé?
    Mr Pascal Boehm et Chimel et d’autres, votre aide est sollicitée.
    M’écrire de m’aider.

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