Des chercheurs ont mis au point une technique de production de cellules solaires plus efficace sur le plan énergétique et qui les rend également recyclables.

Les cellules solaires sont bénéfiques pour l’environnement, mais elles présentent des inconvénients. Leur fabrication est coûteuse et les possibilités de recyclage sont limitées. Des chercheurs ont mis au point une nouvelle technique de fabrication qui pourrait résoudre ces deux problèmes.

Il est bien connu que l’énergie solaire est bénéfique pour l’environnement. Il n’y a pas d’émissions directes de gaz à effet de serre et la lumière du soleil est une ressource renouvelable qui ne risque pas de s’épuiser de sitôt.

Les panneaux solaires sont constitués de cellules solaires qui convertissent l’énergie lumineuse du soleil ou de la lumière artificielle directement en électricité grâce à l’effet photovoltaïque. Mais la fabrication des panneaux solaires présente des inconvénients : la production de cellules solaires est très gourmande en énergie et il existe peu de moyens de les recycler une fois qu’elles ont atteint la fin de leur durée de vie.

Aujourd’hui, les chercheurs ont peut-être une solution. Une équipe de l’université australienne Macquarie a mis au point un processus de fabrication de cellules solaires amélioré, qui permet de gagner du temps et qui présente l’avantage supplémentaire de faciliter leur recyclage.

Le silicium est le matériau semi-conducteur le plus couramment utilisé dans les cellules solaires. Pour fabriquer des panneaux solaires, le silicium subit un traitement thermique appelé recuit, qui modifie ses propriétés physiques et ses performances. Le recuit est actuellement effectué dans un four, à des températures comprises entre 900 et 1 100 °C.

Les chercheurs ont constaté que l’utilisation du rayonnement micro-ondes pour chauffer le silicium était presque aussi efficace que l’utilisation d’un four. Le chauffage par micro-ondes est déjà utilisé dans les industries du caoutchouc, de la céramique et du bois en raison de son efficacité énergétique, de la rapidité et de l’uniformité du chauffage, et de sa viabilité économique.

Les micro-ondes chauffent sélectivement le silicium, ce qui rend le processus de recuit plus rapide et extrêmement efficace sur le plan énergétique. En outre, les micro-ondes peuvent être focalisées et utilisées pour chauffer sélectivement des sections du panneau solaire, ce qui les rend adaptées au recuit des nouveaux panneaux solaires, qui utilisent la technologie de l’hétérojonction, où le silicium cristallin et le silicium amorphe sont entrelacés.

De plus, contrairement à un four qui accumule des substances chimiques au cours du processus de chauffage, le recuit par micro-ondes est propre.

« Il y a donc moins de contamination », explique Binesh Veettil, auteur principal de l’étude. « Et l’ensemble du processus peut se dérouler à température ambiante.

Au cours de leurs expériences de recuit par micro-ondes, les chercheurs ont découvert un avantage supplémentaire : le recuit par micro-ondes a ramolli la couche de plastique qui protège la plaque de silicium de l’humidité et de la contamination. Cela signifie que le revêtement peut être enlevé et que les composants de la plaque peuvent être réutilisés.

« Jusqu’à présent, il était économiquement rationnel de jeter les panneaux à la décharge », explique Binesh Veettil. « Dans les rares cas où ils sont recyclés, il faut écraser les panneaux, les chauffer à environ 1 400 °C et les laver avec des produits chimiques pour enlever le plastique – un processus très énergivore.

Les chercheurs ont l’intention de poursuivre leurs recherches afin d’optimiser le processus de production.

https://aip.scitation.org/doi/10.1063/5.0127896

https://lighthouse.mq.edu.au/for-media/new-technology-advances-solar-cell-production