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31 Jan, 2024

Les cellules solaires à points quantiques battent le record d’efficacité, le silicium en ligne de mire

Les cellules solaires à points quantiques battent le record d’efficacité, le silicium en ligne de mire

Les cellules solaires fabriquées à partir de points quantiques ont atteint un nouveau record d’efficacité tout en étant rendues plus stables.

L’une des technologies émergentes de cellules solaires les plus prometteuses a bénéficié d’une amélioration majeure de son efficacité. Les ingénieurs de l’UNIST en Corée du Sud ont créé des cellules solaires à points quantiques avec une efficacité record mondiale de 18,1 %.

Les points quantiques ne sont essentiellement que de minuscules cristaux semi-conducteurs circulaires incroyablement efficaces pour absorber et émettre de la lumière. La couleur de la lumière avec laquelle ils interagissent peut être définie en modifiant leur taille, ce qui les rend utiles dans les technologies d’affichage ou comme capteurs.

Mais là où ils pourraient s’avérer les plus utiles, c’est dans les cellules solaires . La plupart des cellules solaires commerciales sont fabriquées avec des matériaux en vrac comme couche collectrice de lumière, ce qui signifie que toute la surface absorbe les mêmes longueurs d’onde. Mais avec les points quantiques, vous pouvez avoir plusieurs tailles qui se concentrent sur une partie différente du spectre, augmentant ainsi l’efficacité potentielle. En prime, ils sont bon marché et faciles à fabriquer, et peuvent même être transformés en solution pulvérisable.

Pour la nouvelle étude, les chercheurs de l’UNIST ont légèrement modifié la recette pour améliorer la technologie. Les cellules solaires à points quantiques fabriquées avec des matériaux organiques ont l’efficacité théorique la plus élevée, mais malheureusement elles souffrent de défauts qui les rendent moins stables au soleil et aux intempéries – ce qui n’est pas idéal pour les appareils conçus pour être exposés au soleil toute la journée. Pour contourner ce problème, ces cellules solaires sont généralement fabriquées avec des matériaux inorganiques, mais cela limite leur efficacité, selon l’équipe.

L’équipe de l’UNIST a fabriqué ses points quantiques à partir d’une pérovskite organique et a développé une nouvelle méthode pour les ancrer à un substrat permettant de rapprocher les points les uns des autres. Cela a porté l’efficacité à un niveau record de 18,1 %, contre 16,6 % en 2020 . Ce record a été reconnu de manière indépendante par le Laboratoire national des énergies renouvelables (NREL), qui tient un tableau continu comparant l’efficacité des différentes technologies.

Mieux encore, les nouvelles cellules solaires étaient bien plus stables. Ils ont maintenu leur efficacité pendant 1 200 heures dans des conditions normales et 300 heures à une température élevée de 80 °C. Ils ont tout aussi bien fonctionné après deux ans de stockage.

Les cellules solaires à points quantiques ont encore un long chemin à parcourir pour rattraper les cellules solaires au silicium d’usage courant, ces dernières ont eu un demi-siècle d’avance et se rapprochent rapidement de leur efficacité maximale théorique. Pendant ce temps, les points quantiques ne sont réellement présents dans les laboratoires que depuis 2010 environ, alors qu’ils avaient une efficacité inférieure à 4 %. Outre les gains d’efficacité, la fabrication simple et peu coûteuse devrait contribuer à faire évoluer la technologie et à rendre une plus large gamme de surfaces photovoltaïques.

https://www.nature.com/articles/s41560-024-01450-9

https://news.unist.ac.kr/revolutionary-breakthrough-in-solar-energy-worlds-most-efficient-qd-solar-cells-developed/