Les panneaux solaires sont essentiels pour créer un écosystème énergétique renouvelable. Leurs déclinaisons existantes peuvent déjà produire de l’énergie propre à partir de la source la plus abondante qui soit. Mais l’amélioration de leur efficacité, tout en réduisant leur coût dans le but de remplacer les sources d’énergie s’articulant autour du charbon et du gaz, nécessite encore des avancées technologiques. Une équipe de l’Université de New York croit avoir trouvé une solution.
Ces chercheurs, sous la direction d’Eray Aydil, du département de génie chimique et biomoléculaire, se sont attaqués à l’une des facettes de cette inefficacité des cellulaires solaires : la nature de la lumière elle-même.
Le problème, avec les cellules solaires à base de silice, c’est qu’elles ne sont pas le meilleur choix en fonction du spectre solaire. Seulement certaines longueurs d’onde peuvent être utilisées efficacement avec les cellules existantes. Par exemple, la lumière ultraviolette et bleue ne sont pas aussi bien converties en énergie que la lumière infrarouge. Cela veut dire qu’une bonne partie de l’énergie qui pourrait être potentiellement captée est gaspillée.
La solution des chercheurs consiste à, essentiellement, « changer le soleil », affirme M. Aydil. Les scientifiques ont conçu une pellicule qui peut être utilisée dans les cellules solaires pour modifier le spectre lumineux, transformant l’ultraviolet et la lumière bleue en lumière flirtant avec l’infrarouge.
Modifier le spectre lumineux a aussi d’autres avantages pour les cellules solaires. Les rayons UV peuvent entraîner une dégradation accélérée des cellules, ce qui nécessite de les changer plus souvent, augmentant d’autant le coût de l’électricité. Les rayons UV peuvent aussi entraîner une surchauffe en raison de l’excès d’énergie qu’ils contiennent, ce qui va, de nouveau, réduire l’efficacité des cellules solaires et contribuer à leur dégradation accélérée. En transposant ces rayons vers l’infrarouge, la nouvelle pellicule peut résoudre plusieurs problèmes à la fois.
Tenter d’accroître l’efficacité des cellules solaires en changeant le spectre lumineux est l’objectif de plusieurs chercheurs, et ce depuis un certain temps. Le problème, c’est que cela ne peut pas vraiment être accompli selon une suite de petites étapes. Transposer 10 % de la lumière ne donne pas grand-chose. Et les précédentes avancées en la matière ne dépassaient pas un taux de 30 %.
Mais dans une récente étude publiée dans Materials Horizons, M. Aydil et son équipe disent avoir pu atteindre un taux de transposition de plus de 82 %. D’autres travaux à paraître évoquent même plus de 95 % de taux de transposition. Il est aussi envisageable d’aller au-delà de 100 %. À cette étape, il serait possible d’obtenir deux photons infrarouges pour un photon ultraviolet.
L’équipe doit cependant commencer par installer sa pellicule dans une cellule solaire existante, pour déterminer son efficacité dans des conditions réelles.
Ladite pellicule pourrait également avoir un autre tour dans son sac : il s’agit du seul matériau du genre qui n’utilise pas de plomb. Le plomb est après tout un produit chimique dangereux, et l’extraire du sol peut provoquer des catastrophes environnementales. Et si ce même plomb se retrouve éventuellement dans la nature, le nettoyage peut provoquer des maux de tête. De fait, enlever le plomb de l’équation fait en sorte que la production et l’installation de la nouvelle pellicule est bien plus intéressant pour les fabricants.
