Comment les surfaces piégeant la lumière augmenteront l'efficacité des cellules solaires

Améliorer l'efficacité des cellules photovoltaïques est l'un des grands défis de la science des énergies renouvelables. En laboratoire, les meilleures cellules peuvent convertir près de la moitié de la lumière du soleil qui les frappe en électricité (44 %), bien que pour ce chiffre, les cellules commerciales représentent moins de la moitié.

Une façon d'améliorer les choses est de minimiser la quantité de lumière réfléchie par la cellule ou transmise à travers elle, car cette énergie est clairement perdue. L'approche conventionnelle consiste à utiliser un revêtement antireflet qui peut être optimisé pour minimiser les réflexions, en particulier aux fréquences optimales de la cellule.

Mais il y a un problème. Bien que ces revêtements soient efficaces pour empêcher les reflets, ils ne peuvent pas empêcher la transmission de la lumière. Et pour la prochaine génération de cellules solaires à couche mince, c'est un problème particulier. Dans certains cas, près de la moitié de la lumière passe directement à travers.

Ainsi, les recherches les plus récentes se concentrent sur une approche différente : capturer la lumière entrante et la piéger contre la surface. Cela empêche à la fois la réflexion et la transmission et a donc le potentiel d'augmenter considérablement l'efficacité des cellules solaires à couche mince. La question, bien sûr, est de savoir comment procéder au mieux d'une manière qui soit commercialement viable.

Aujourd'hui, Constantin Simovski de l'Université Aalto en Finlande et quelques amis révèlent leur conception d'une nouvelle structure piégeant la lumière. Leur idée est de recouvrir une cellule d'un réseau régulier de nanoantennes en argent qui convertissent les ondes entrantes ordinaires en des ondes plus exotiques qui se propagent à travers la dalle photovoltaïque elle-même.

Le travail est une étude théorique et une simulation de la qualité de ces nanoantennes et les conclusions sont prometteuses. Nous démontrons que [le réseau de nanoantennes peut] augmenter considérablement l'ecacité spectrale globale des cellules solaires avec une très faible épaisseur. ils disent.

Les simulations produisent des chiffres intéressants. Simovski et ses collègues calculent qu'un revêtement antireflet ordinaire environ 7 pour cent de la lumière est perdu en raison de la réflexion tandis que 46 pour cent est perdu par transmission.

En revanche, leur surface de piégeage de la lumière perd 20 % à la réflexion mais seulement 8 % à la transmission. La surface supplémentaire elle-même absorbe 6 pour cent supplémentaires. C'est nettement mieux mais il y a aussi la question importante des coûts de fabrication.

Simovski et co disent que les nouvelles techniques de fabrication pour imprimer un réseau de nanoantennes sur un film mince signifient que cela pourrait être fait à faible coût. Reste à voir si cela peut être fait à l'échelle requise à un prix rentable.

Néanmoins, les surfaces de piégeage de la lumière semblent être un moyen prometteur d'augmenter l'efficacité des cellules solaires à couche mince, à condition que quelqu'un puisse trouver un moyen de les fabriquer à un prix suffisamment bas.

Réf : arxiv.org/abs/1301.3290 : Efficacité améliorée des réseaux de nanoantennes piégeant la lumière pour les cellules solaires à couche mince

cacher