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Cellules solaires plus efficaces
En changeant la façon dont les panneaux solaires conventionnels en silicium sont fabriqués, Jour4 Énergie , une startup basée à Burnaby, en Colombie-Britannique, a trouvé un moyen de réduire le coût de l'énergie solaire de 25 %, a déclaré George Rubin, président de l'entreprise.
De meilleures cellules : Une nouvelle conception des panneaux solaires (en haut) améliore leur efficacité. Chaque panneau est composé de rangées de cellules solaires carrées. Une cellule solaire conventionnelle (en bas) nécessite des contacts en argent épais qui bloquent la lumière et réduisent les performances de la cellule. La nouvelle conception utilise une nouvelle électrode qui élimine ces contacts en argent.
La société a développé une nouvelle électrode qui, associée à une structure de cellule solaire repensée, permet aux panneaux solaires d'absorber plus de lumière et de fonctionner à une tension plus élevée. Cela augmente l'efficacité des panneaux solaires en silicium multicristallin d'une norme industrielle d'environ 14 % à près de 17 %. En raison de cette efficacité plus élevée, les panneaux solaires de Day4 génèrent plus d'énergie que les panneaux conventionnels, mais ils coûteront le même prix, dit Rubin. Il estime que le coût par watt d'énergie solaire serait d'environ 3 $, contre 4 $ pour les cellules solaires conventionnelles. Cela se traduira par des prix de l'électricité d'environ 20 cents le kilowattheure dans les régions ensoleillées, contre environ 25 cents le kilowattheure, dit-il.
D'autres technologies solaires expérimentales pourraient conduire à des prix beaucoup plus bas. En effet, elles promettent de concurrencer le coût moyen de l'électricité aux États-Unis, qui est d'environ 10 cents le kilowattheure. Mais de telles technologies, y compris les concentrateurs solaires avancés et certaines cellules solaires à semi-conducteur à couche mince, ne seront probablement pas disponibles avant des années. La technologie de Day4 pourrait être à vendre d'ici 18 mois, selon la société.
Dans les panneaux solaires conventionnels, le silicium qui convertit la lumière en électricité est recouvert d'un réseau de lignes d'argent qui conduisent les électrons et servent de points de connexion pour souder les cellules solaires individuelles qui composent un panneau. Le réseau se compose de rangées de fines lignes argentées qui alimentent des fils plus épais appelés barres omnibus. Day4 remplace ces barres omnibus par une nouvelle électrode constituée de rangées de fils de cuivre fins recouverts d'un alliage. Les fils sont noyés dans un adhésif et alignés sur un film plastique. Les fils de cuivre revêtus passent au-dessus et perpendiculairement aux fines lignes d'argent, les reliant aux cellules voisines. La nouvelle électrode conduit mieux l'électricité que les lignes argentées, ce qui entraîne moins de perte de puissance. Il recouvre également moins de silicium que les barres omnibus, laissant plus de surface pour absorber la lumière.
De plus, la nouvelle électrode a permis à Day4 de reconcevoir les cellules solaires pour absorber une plus grande partie du spectre solaire et convertir cette lumière en électricité plus efficacement. Les cellules solaires comprennent deux couches de silicium. Pour que la lumière soit convertie en électricité, elle doit traverser la première couche et atteindre la seconde. Plus la couche supérieure est fine, plus la lumière atteint la deuxième couche pour être convertie en électricité. Dans une cellule classique, les raies d'argent sont déposées puis chauffées à haute température, ce qui provoque la diffusion du métal dans le silicium. La couche supérieure doit être suffisamment épaisse pour que l'argent ne diffuse pas à travers elle et crée un court-circuit entre les couches de la cellule solaire. En remplaçant les grandes barres omnibus par la nouvelle électrode, Day4 a pu affiner la couche supérieure des cellules solaires, augmentant ainsi la quantité de lumière pouvant être convertie en électricité. De plus, comme l'argent peut endommager le silicium, le remplacer par la nouvelle électrode augmente la puissance de sortie de la cellule solaire.
La technologie semble assez excitante, déclare Travis Bradford, analyste de l'industrie solaire au sein du Institut Prometheus pour le développement durable , une société de recherche énergétique basée à Cambridge, MA. La question, dit Bradford, est de savoir si l'entreprise peut traduire les dernières avancées de son laboratoire en production à grande échelle sans augmenter les coûts.
Day4 a déjà commencé à produire des panneaux solaires en utilisant son nouveau matériau d'électrode, mais pas ses nouvelles conceptions de cellules solaires. La société a récemment annoncé qu'elle avait la capacité de produire suffisamment de panneaux solaires chaque année pour générer 47 mégawatts d'électricité. Ces panneaux de première génération, qui utilisent des cellules solaires conventionnelles, ont un rendement de 14,7%. La prochaine étape de l'entreprise consiste à mettre en production sa nouvelle conception de cellules et à incorporer ces cellules dans ses panneaux solaires, dans le but d'améliorer leur efficacité à 17 %.