IBM brise la marque d'efficacité avec un nouveau matériau solaire

IBM affirme avoir réalisé des progrès techniques sur une technologie solaire qui, selon les chercheurs, produira des cellules solaires à couche mince efficaces fabriquées à partir de matériaux abondants.

Les chercheurs d'IBM ont travaillé avec la société solaire japonaise à couche mince Solar Frontier pour obtenir des rendements solaires plus élevés pour les cellules solaires fabriquées à partir de matériaux plus abondants que les cellules à couche mince actuelles. Crédit : Recherche IBM

Vendredi, les scientifiques du photovoltaïque d'IBM Teodor Todorov et David Mitzi détaillé les conclusions d'un papier qui a montré l'efficacité la plus élevée à ce jour pour les cellules solaires fabriquées à partir d'une combinaison de cuivre, de zinc, d'étain et de sélénium (CZTS). Publié dans Advanced Energy Materials, le document technique décrit une cellule solaire CZTS capable de convertir 11,1 % de l'énergie solaire en électricité.

Ce niveau d'efficacité est un bond significatif par rapport à l'efficacité de 10,1% que Mitzi et ses collègues ont montré l'année dernière. (Voir, Efficacité des cellules solaires à partir de matériaux moins chers). Le document soutient également que les cellules solaires CZTS pourraient atteindre des rendements suffisamment élevés pour les rendre commercialement viables.

Le CZTS de référence que le groupe de recherche dirigé par IBM poursuit est le CIGS, des cellules solaires à base de cuivre, d'indium, de gallium et de sélénium. Dans les produits commerciaux, l'efficacité de ces cellules est d'environ 12 % dans les panneaux solaires et de 20 % dans les laboratoires. Si le CZTS pouvait atteindre 15 % d'efficacité, il pourrait commencer à remplacer le CIGS, explique Mitzi.

Il n'y a aucune raison fondamentale pour laquelle nous ne savons pas pourquoi nous ne pouvons pas atteindre les mêmes efficacités avec CZTS qu'avec CIGS, dit-il. C'est l'un des objectifs clés du domaine pour les deux prochaines années.

Le développement d'une alternative au CIGS n'est pas tant motivé par le coût que par la disponibilité de la matière première pour fabriquer les cellules, a expliqué Mitzi. Le gallium et l'indium, qui sont utilisés dans la production d'écrans plats, pourraient devenir limités à mesure que les volumes solaires augmentaient. Une grande partie de la production de ces éléments est centrée en Chine, a-t-il ajouté.

Le remplacement de ces éléments par du cuivre et de l'étain plus abondants dans les cellules CZTS a le potentiel de fournir 500 gigawatts d'énergie solaire, beaucoup plus que CIGS, selon le document. Les chercheurs ont également cherché à remplacer le sélénium par du soufre plus abondant afin de gérer la disponibilité des matériaux.

Faire correspondre CZTS à CIGS sur l'efficacité dans les cinq ans est un horizon de temps raisonnable, a déclaré Mitzi. IBM travaille avec des sociétés solaires dans la recherche, y compris Solar Frontier, basée au Japon, qui a installé 577 mégawatts de panneaux CIGS l'année dernière, selon GTM Recherche .

Les fabricants de panneaux solaires ont développé des panneaux solaires à couche mince car ils promettent d'être moins chers. Mais les coûts des procédés solaires au silicium en place ont chuté de façon abrupte au cours des trois dernières années. (Voir, The Dog Days of Solar ).

Cela a réduit l'avantage de coût des couches minces. Mais il existe un certain nombre de groupes de recherche qui travaillent avec CZTS avec une vision à long terme. Nous sommes en train de comprendre ce que nous devons corriger et résoudre pour obtenir des performances plus élevées, déclare Mitzi.

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