Des panneaux solaires moins chers et efficaces, oui c’est possible
On le sait depuis plusieurs décades, les dispositifs photovoltaïques qui exploitent l’énergie du soleil pour la convertir en électricité permettent d’offrir une alternative durable – et potentiellement illimitée – à l’utilisation des combustibles fossiles.
Alors pourquoi ces technologies solaires n’ont-elles pas été adoptées plus largement ?
Tout simplement, “parce qu’elles sont trop cheres“, explique Ji-Seon Kim, maître de conférences en physique des solides à l’Imperial College de Londres, qui, avec ses collègues, a mis au point une technologie qui pourrait aider à faire baisser ce fameux prix.
Les scientifiques ont décrit leur nouvelle approche de fabrication de panneaux solaires à bas coûts – mais aussi efficaces – dans un article du Journal of Chemical Physics.
“Pour capter beaucoup de lumière, vous avez besoin de couvrir une grande superficie en panneaux solaires, ce qui revient à des coûts très élevés pour du photovoltaïque inorganique : généralement du silicium“, explique le Pr. Kim. Les coûts élevés surviennent parce que les panneaux traditionnels doivent être fabriqués à partir de cristaux de haute pureté qui nécessitent des températures élevées et des conditions strictes de fabrication sous vide.
Une solution moins coûteuse consisterait à concevoir cette fois des dispositifs photovoltaïques basés sur des composés organiques – soit des cellules solaires qui reposent essentiellement sur du plastique.
Les matériaux semi-conducteurs organiques, et en particulier les polymères, peuvent être dissous pour obtenir au final une encre. Ensuite, il suffit de réaliser l’impression en une couche très mince, de quelque 100 milliardièmes de mètre d’épaisseur, sur une grande surface. “Couvrir une vaste superficie avec du plastique reste beaucoup moins cher que de le faire avec du silicium. Par conséquent, le coût par Watt de la capacité de production d’électricité a le potentiel d’être beaucoup plus faible” a t-il ajouté.
Cependant, selon l’équipe de scientifiques, la difficulté majeure aura été de contrôler l’agencement des molécules de polymère en couche mince. Dans leur article, elle décrit une nouvelle méthode pour exercer un tel contrôle. “Nous avons développé une technique avancée d’exploration structurelle capable de déterminer l’enveloppe moléculaire de 2 polymères différents quand ils sont mélangés ensemble“. En manipulant comment les molécules des 2 polymères s’assemblent ensemble, les chercheurs ont créé des voies ordonnées – ou nanofils – le long desquelles les charges électriques peuvent voyager plus facilement. Cela permet à la cellule solaire de produire davantage de courant électrique.
“Notre travail met en évidence l’importance de l’agencement précis des molécules dans une cellule solaire organique pour qu’elle fonctionne de manière efficace” conclut le Pr. Kim, qui s’attend à ce que ce type de cellule solaire entre sur le marché d’ici 5 à 10 ans.
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