Des chercheurs australiens en photovoltaïque ont fait une découverte « cool »: la fission singlet et les cellules solaires en tandem - deux moyens innovants de générer de l’énergie solaire plus efficacement - aident également à abaisser les températures de fonctionnement et à maintenir les appareils en marche plus longtemps.
Les cellules tandem peuvent être fabriquées à partir d’une combinaison de silicium -- le matériau photovoltaïque le plus couramment utilisé -- et de nouveaux composés comme les nanocristaux à pérovskite, qui peuvent avoir une bande interdite plus grande que le silicium et aider l’appareil à capturer une plus grande partie du spectre solaire pour la production d’énergie.
La fission singulet, quant à elle, est une technique qui produit deux fois les porteurs de charge électroniques que la normale pour chaque photon de lumière absorbé. Le tétracène est utilisé dans ces dispositifs pour transférer l’énergie générée par la fission singulet dans le silicium.
Les scientifiques et les ingénieurs du monde entier travaillent sur la meilleure façon d’incorporer des cellules tandem et des processus de fission singulet dans des dispositifs commercialement viables qui peuvent prendre le relais des cellules solaires au silicium conventionnelles à jonction unique que l’on trouve couramment sur les toits et dans les réseaux à grande échelle.
Aujourd’hui, les travaux menés par l’École d’ingénierie photovoltaïque et des énergies renouvelables et le Centre d’excellence de l’ARC en science de l’exciton, tous deux basés à l’UNSW à Sydney, ont mis en évidence certains avantages clés pour les cellules tandem et la fission singulet.
Les chercheurs ont montré que les cellules tandem silicium/pérovskite et les cellules de fission singulet à base de tétracène fonctionneront à des températures inférieures à celles des dispositifs en silicium conventionnels. Cela réduira l’impact des dommages causés par la chaleur sur les appareils, prolongeant leur durée de vie et réduisant le coût de l’énergie qu’ils produisent.
Par exemple, une réduction de 5 à 10 °C de la température de fonctionnement du module correspond à un gain de 2 à 4 % de la production annuelle d’énergie. Et la durée de vie des appareils double généralement pour chaque réduction de température de 10 °C. Cela signifie une augmentation de la durée de vie de 3,1 ans pour les cellules tandem et de 4,5 ans pour les cellules de fission singulet.
Dans le cas des cellules de fission singulet, il y a un autre avantage pratique. Lorsque le tétracène se dégrade inévitablement, il devient transparent au rayonnement solaire, permettant à la cellule de continuer à fonctionner comme un dispositif en silicium conventionnel, bien qu’il ait initialement fonctionné à une température plus basse et fourni une efficacité supérieure au cours de la première phase de son cycle de vie.
L’auteure principale, le Dr Jessica Yajie Jiang, a déclaré: « La valeur commerciale des technologies photovoltaïques peut être augmentée en augmentant l’efficacité de la conversion énergétique ou la durée de vie opérationnelle. Le premier est le principal moteur du développement des technologies de la prochaine génération, tandis que peu de réflexion a été accordée aux avantages potentiels de la durée de vie.
« Nous avons démontré que ces technologies photovoltaïques avancées présentent également des avantages accessoires en termes de durée de vie améliorée en fonctionnant à des températures plus basses et plus de résilience en cas de dégradation, introduisant un nouveau paradigme pour évaluer le potentiel des nouvelles technologies d’énergie solaire. »