Des scientifiques de l’Université Martin Luther de Halle-Wittenberg ont inventé une cellule solaire qui promet un rendement largement supérieur à celui des cellules photovoltaïques conventionnelles. Une découverte qui pourrait faciliter la production des panneaux solaires.
Le photovoltaïque fait partie des sources d’énergie renouvelable les plus convoitées. Les installations solaires constituent un investissement intéressant pour réduire sa dépendance vis-à-vis du réseau public d’électricité. Elles permettent ainsi de diminuer sa facture d’énergie tout en réduisant l’empreinte carbone de son foyer. Face à ces multiples avantages de l’énergie solaire, le concept continue d’attirer l’attention des chercheurs. C’est le cas d’un groupe de recherches de l’Université Martin Luther de Halle-Wittenberg (MLU), en Allemagne, qui a publié une étude qui pourrait changer l’avenir de l’industrie des panneaux solaires. L’article décrit effectivement l’invention d’un nouveau type de cellules solaires qui promet un meilleur effet photovoltaïque.
Une invention pour améliorer la conception des panneaux solaires
L’étude qui décrit cette prouesse a été publiée dans la revue Science Advances. Selon les explications du physicien Akash Bhatnagar du Centre de compétence en innovation SiLi-nano de la MLU, la technique développée rendra le processus de fabrication des panneaux photovoltaïques beaucoup plus aisé. Il faut savoir que les panneaux solaires traditionnels utilisent pour la plupart des cellules composées de silicium. La nouvelle cellule mise au point par Bhatnagar et ses collègues est totalement différente. Elle est constituée de trois couches de cristaux ferroélectriques.
Le titanate de baryum comme matériau premier
Pour parvenir à ce résultat, les chercheurs ont étudié différents types de matériaux ferroélectriques, dont le titanate de baryum. Ces matériaux ont effectivement l’avantage de ne pas avoir besoin de jonction pn pour produire l’effet photovoltaïque. Autrement dit, il n’est pas nécessaire d’utiliser des couches dopées positivement et négativement. Le problème avec le titanate de baryum est qu’en l’état, son efficacité est faible pour convertir la lumière du soleil en électricité.
Pour surmonter cette contrainte, les chercheurs ont superposé de fines couches de différents matériaux. « L’important ici est qu’un matériau ferroélectrique soit alterné avec un matériau paraélectrique. Bien que ce dernier n’ait pas de charges séparées, il peut devenir ferroélectrique dans certaines conditions, par exemple à basse température ou lorsque sa structure chimique est légèrement modifiée » a écrit Bhatnagar.
Des essais prometteurs
L’équipe a placé le titanate de baryum entre des couches de titanate de strontium et de titanate de calcium. Pour effectuer cette opération, ils ont recouru à un laser de haute puissance. Finalement, les chercheurs ont pu créer un matériau contenant près de 500 couches d’environ 200 nanomètres d’épaisseur. Bhatnagar et ses collègues ont mesuré une efficacité jusqu’à mille fois plus élevée – soit jusqu’à 1000 fois plus d’énergie – par rapport à celle d’une cellule solaire fabriquée avec un titanate de baryum pur lors des tests. Pour l’heure, les scientifiques tentent de comprendre ce qui est à l’origine de cet effet photoélectrique largement prometteur. Le moins que l’on puisse dire, c’est qu’il s’agit d’une recherche qui mérite d’être suivie de près en raison de son potentiel à révolutionner l’univers des panneaux solaires.