Des chercheurs ont conçu un panneau solaire bifacial à base de pérovskite capable de générer de l’électricité des deux côtés. Cette innovation, qui exploite le rayonnement solaire réfléchi en plus du rayonnement direct, pourrait augmenter l’efficacité énergétique globale des systèmes photovoltaïques de près de 20%. Elle pourrait aussi rendre les panneaux solaires plus économiques à long terme malgré des coûts de production initialement plus élevés et accélérer la transition vers les énergies renouvelables.
L’énergie solaire, une source d’énergie propre et renouvelable, est au cœur des efforts mondiaux pour réduire notre dépendance aux combustibles fossiles et atténuer les effets du changement climatique. Parmi les diverses technologies solaires, les cellules solaires à base de pérovskite sont devenues un sujet de recherche à fort intérêt, en raison de leur potentiel d’amélioration de l’efficacité et de réduction des coûts.
Récemment, une équipe de chercheurs du Laboratoire national d’énergie renouvelable (NREL) du Département américain de l’énergie a franchi une étape importante en développant un panneau solaire bifacial à base de pérovskite, capable de capter l’énergie solaire des deux côtés. Cette innovation, qui repousse les limites de l’efficacité énergétique, ouvre une voie non conventionnelle pour produire des rendements énergétiques plus élevés pour moins d’espace et de coûts. Les travaux sont publiés dans la revue Joule.
Les avantages de la pérovskite, un matériau prometteur
La pérovskite, un matériau semi-conducteur cristallin, est devenue un élément essentiel dans le développement des cellules solaires. Sa capacité à absorber la lumière, sa flexibilité et sa facilité de fabrication ont fait de la pérovskite un choix privilégié pour les chercheurs dans le domaine de l’énergie solaire.
Ce matériau a permis d’atteindre des niveaux d’efficacité sans précédent dans la conversion de l’énergie solaire en électricité. On rapporte des taux d’efficacité de plus de 25%, rivalisant avec ou surpassant même les technologies solaires plus établies sur le marché.
Mais l’innovation ne s’arrête pas là. La pérovskite a également ouvert la voie à de nouvelles technologies. En effet, les cellules solaires à base de pérovskite ont montré une capacité à se régénérer lorsqu’elles sont endommagées par les radiations intenses, une caractéristique particulièrement utile pour les applications spatiales, comme les satellites.
En outre, l’utilisation de la pérovskite dans les panneaux solaires bifaciaux, comme celui développé par l’équipe du NREL, a permis d’exploiter la lumière solaire réfléchie, une source d’énergie jusqu’alors largement inexploitée. Cela a conduit à une augmentation significative de l’efficacité énergétique, ouvrant ainsi de nouvelles perspectives pour l’industrie solaire.
Ces avancées dans l’utilisation de la pérovskite pour les cellules solaires ouvrent de nouvelles voies pour l’innovation dans l’industrie de l’énergie solaire. Avec la possibilité de créer des cellules solaires plus efficaces et plus résistantes, la pérovskite pourrait jouer un rôle clé dans la prochaine génération de technologies solaires.
Les performances des panneaux bifaciaux
Les cellules solaires commerciales actuelles, qui utilisent principalement le silicium comme matériau semi-conducteur, atteignent un taux d’efficacité d’environ 26% pour les plus performantes. C’est une réalisation importante, mais la recherche continue pour trouver des moyens d’améliorer encore cette efficacité, qui reste relativement faible.
C’est là qu’intervient le nouveau panneau solaire bifacial à base de pérovskite. En ajoutant un panneau arrière à la structure de la cellule solaire, les chercheurs ont réussi à passer l’efficacité à 46%, presque le double de l’efficacité des cellules solaires standard à base de silicium. Cela signifie que le panneau solaire est capable de convertir presque la moitié de l’énergie solaire qu’il reçoit en électricité, un exploit remarquable selon le communiqué.
Concrètement, le côté arrière du panneau est capable de capter la lumière solaire réfléchie. Il atteint une efficacité d’environ 91 à 93% de celle du côté avant. Autrement dit, il est presque aussi efficace pour convertir l’énergie solaire en électricité. Cette capacité à utiliser la lumière solaire réfléchie permet au panneau solaire bifacial d’offrir jusqu’à 20% d’énergie supplémentaire par rapport aux cellules solaires traditionnelles. Précisons que selon les auteurs, l’épaisseur idéale pour une couche de pérovskite est d’environ de 850 nanomètres. En comparaison, un cheveu humain mesure environ 70 000 nanomètres.
Un coût de production vite rentabilisé
Il faut savoir que la fabrication de panneaux solaires bifaciaux implique des coûts de production plus élevés que celle des panneaux solaires monofaciaux traditionnels. Cela est dû à la complexité accrue de la conception et de la fabrication de panneaux capables de capter l’énergie solaire des deux côtés. Cependant, ces coûts initiaux plus élevés pourraient être compensés par les avantages à long terme.
En effet, ces panneaux solaires ont la capacité de produire beaucoup plus d’énergie. Étant donné qu’ils génèrent plus d’électricité pour une même surface, cela peut rendre les installations solaires plus rentables sur la durée. En outre, l’utilisation de la pérovskite dans les panneaux solaires bifaciaux pourrait permettre des économies significatives en matière de maintenance, grâce à la capacité de la pérovskite à se régénérer après avoir été endommagée par les radiations.
Cette caractéristique pourrait être particulièrement bénéfique pour les applications spatiales, où les coûts de maintenance peuvent être particulièrement élevés. Ainsi, l’utilisation de la pérovskite dans les panneaux solaires bifaciaux pourrait potentiellement permettre d’économiser des millions de dollars américains juste en coûts de maintenance.
Vers un avenir plus vert
Dans le contexte actuel de crise climatique, les énergies renouvelables sont plus que jamais au centre des préoccupations. Elles constituent une solution viable pour réduire notre dépendance aux combustibles fossiles et atténuer les effets du changement climatique. L’énergie solaire, en particulier, offre une source d’énergie propre et inépuisable qui peut être exploitée dans le monde entier.
Ces panneaux solaires bifaciaux à base de pérovskite arrivent à un moment crucial. Ils offrent une opportunité d’améliorer l’efficacité et la rentabilité des installations solaires, ce qui pourrait encourager davantage d’investissements dans cette technologie et accélérer la transition vers les énergies renouvelables. De plus, l’efficacité accrue des panneaux solaires bifaciaux pourrait accélérer le développement de systèmes photovoltaïques en orbite. Ces installations, que nous vous présentions dans un article précédent, pourraient capter l’énergie solaire sans interruption, sans être limitées par la nuit ou les conditions météorologiques. Cela pourrait potentiellement fournir une source constante d’énergie renouvelable.