La lutte contre le changement climatique s'accélère, mais il semble que les cellules solaires au silicium à énergie verte atteignent leurs limites.Le moyen le plus direct de faire la conversion en ce moment est avec des panneaux solaires, mais il y a d'autres raisons pour lesquelles ils sont le grand espoir des énergies renouvelables.
Leur composant clé, le silicium, est la deuxième substance la plus abondante sur Terre après l'oxygène.Étant donné que les panneaux peuvent être placés là où l'énergie est nécessaire - sur les maisons, les usines, les bâtiments commerciaux, les navires, les véhicules routiers - il est moins nécessaire de transmettre l'énergie à travers les paysages ;et la production de masse signifie que les panneaux solaires sont maintenant si bon marché que l'économie de leur utilisation devient indiscutable.
Selon le rapport sur les perspectives énergétiques 2020 de l'Agence internationale de l'énergie, les panneaux solaires dans certains endroits produisent l'électricité commerciale la moins chère de l'histoire.
Même cet ours-insecte traditionnel « et quand il fait sombre ou nuageux ? »devient moins problématique grâce aux avancées transformatrices de la technologie de stockage.
Dépasser les limites du solaire
Si vous vous attendez à un « mais », le voici : mais les panneaux solaires en silicium atteignent les limites pratiques de leur efficacité en raison de certaines lois de la physique assez incommodes.Les cellules solaires au silicium commerciales ne sont plus efficaces qu'à environ 20 % (bien que jusqu'à 28 % dans les environnements de laboratoire. Leur limite pratique étant de 30 %, ce qui signifie qu'elles ne peuvent convertir qu'environ un tiers de l'énergie solaire reçue en électricité).
Pourtant, un panneau solaire produira beaucoup plus d'énergie sans émissions au cours de sa durée de vie que ce qui a été utilisé pour sa fabrication.
une cellule solaire silicium/perovskite
Pérovskite : l'avenir des énergies renouvelables
Comme le silicium, cette substance cristalline est photoactive, ce qui signifie que lorsqu'elle est touchée par la lumière, les électrons de sa structure deviennent suffisamment excités pour se détacher de leurs atomes (cette libération d'électrons est à la base de toute production d'électricité, des batteries aux centrales nucléaires) .Étant donné que l'électricité est en effet une ligne conga d'électrons, lorsque les électrons libres du silicium ou de la pérovskite sont canalisés dans un fil, l'électricité est le résultat.
La pérovskite est un simple mélange de solutions salines chauffées entre 100 et 200 degrés pour établir ses propriétés photoactives.
Comme l'encre, elle peut être imprimée sur des surfaces, et elle est pliable d'une manière que le silicium rigide ne l'est pas.Utilisé à une épaisseur jusqu'à 500 fois inférieure à celle du silicium, il est également ultra-léger et peut être semi-transparent.Cela signifie qu'il peut être appliqué sur toutes sortes de surfaces comme sur les téléphones et les fenêtres.La véritable excitation, cependant, est autour du potentiel de production d'énergie de la pérovskite.
Surmonter le plus grand défi de la pérovskite – la détérioration
Les premiers appareils à pérovskite en 2009 n'ont converti que 3,8 % de la lumière solaire en électricité.En 2020, l'efficacité était de 25,5%, proche du record de laboratoire de silicium de 27,6%.On a le sentiment que son efficacité pourrait bientôt atteindre 30 %.
Si vous vous attendez à un "mais" à propos de la pérovskite, eh bien, il y en a un couple.Un composant du réseau cristallin de la pérovskite est le plomb.La quantité est infime, mais la toxicité potentielle du plomb signifie que c'est une considération.Le vrai problème est que la pérovskite non protégée se dégrade facilement à cause de la chaleur, de l'humidité et de l'humidité, contrairement aux panneaux de silicium qui sont couramment vendus avec des garanties de 25 ans.
Le silicium est plus efficace contre les ondes lumineuses à faible énergie et la pérovskite fonctionne bien avec la lumière visible à plus haute énergie.La pérovskite peut également être réglée pour absorber différentes longueurs d'onde de lumière - rouge, vert, bleu.Avec un alignement minutieux du silicium et de la pérovskite, cela signifie que chaque cellule transformera une plus grande partie du spectre lumineux en énergie.
Les chiffres sont impressionnants : une seule couche pourrait être efficace à 33 % ;empiler deux cellules, c'est 45 % ;trois couches donneraient une efficacité de 51 pour cent.Ce genre de chiffres, s'ils pouvaient être réalisés commercialement, révolutionneraient les énergies renouvelables.
Heure de publication : 12 août-2021