211service.com
L'empilement de cellules pourrait rendre l'énergie solaire aussi bon marché que le gaz naturel
Lorsque les experts parlent des futures cellules solaires, ils évoquent généralement des matériaux exotiques et des phénomènes physiques. À court terme, cependant, une approche beaucoup plus simple - empiler différents matériaux semi-conducteurs qui collectent différentes fréquences de lumière - pourrait fournir presque autant d'augmentation d'efficacité que n'importe quelle nouvelle conception radicale. Et une nouvelle technique de fabrication pourrait bientôt rendre cette approche pratique.
Attrape-soleil : Un ensemble de lentilles fabriquées par Semprius concentre la lumière sur 132 000 minuscules cellules solaires.
La startup Toujours , basée à Durham, en Caroline du Nord, affirme pouvoir produire rapidement et à moindre coût des cellules solaires empilées très efficaces, ouvrant la porte à des rendements pouvant atteindre 50 %. (Les cellules solaires conventionnelles convertissent moins de 25 % de l'énergie du soleil en électricité.)
Semprius a mis au point trois innovations clés : un moyen rapide et peu coûteux d'empiler les cellules, un moyen exclusif de connecter électriquement les cellules et un nouveau type de colle pour maintenir les cellules ensemble. Dans ses conceptions, Semprius utilise de minuscules cellules solaires individuelles, chacune de moins d'un millimètre de diamètre. Cela réduit les coûts de refroidissement et contribue également à améliorer l'efficacité.
La manière conventionnelle d'empiler des semi-conducteurs consiste à faire croître des couches les unes sur les autres. Mais tous les semi-conducteurs ne peuvent pas être combinés de cette façon, car leur structure cristalline ne le permet pas (voir Adaptive Material Could Cut the Cost of Solar in Half ). Semprius cultive des matériaux semi-conducteurs de manière conventionnelle, mais empile également plusieurs combinaisons différentes, ce qui donne un panneau solaire capable de capter plus d'énergie de la lumière solaire.
Tour solaire : Une cellule solaire empilée fabriquée par Semprius.
Semprius a démontré des cellules constituées de trois matériaux semi-conducteurs empilés sur une quatrième cellule solaire qui n'auraient pas été compatibles autrement. Il a réalisé deux versions de l'appareil cette année, l'une avec une efficacité de 43,9 % et l'autre, utilisant des matériaux légèrement différents, avec une efficacité de 44,1 %.
En plus d'être rapide et précise, l'approche permet également de réutiliser les coûteuses plaquettes cristallines sur lesquelles les cellules solaires multijonctions sont développées. À terme, la société espère empiler deux dispositifs multijonctions, pour un total de cinq ou six semi-conducteurs avec une très haute performance, au-delà de 50% d'efficacité, dit Scott Burroughs , vice-président de la technologie chez Semprius. Il dit que l'entreprise espère y parvenir d'ici trois à cinq ans.
Le seul problème est que les cellules seront plus coûteuses que les cellules conventionnelles. Sarah Kurt , scientifique principal au National Renewable Energy Laboratory, affirme que les coûts ne baisseront pas tant que la production n'aura pas lieu à grande échelle.
Avec des économies d'échelle, cependant, de telles cellules pourraient améliorer l'économie de l'énergie solaire. À une échelle de 80 à 100 mégawatts par an de capacité de fabrication, une cellule avec une efficacité de 50 % permettrait d'atteindre des coûts inférieurs à cinq cents par kilowattheure, dit Burroughs. L'Energy Information Administration des États-Unis estime que les nouvelles centrales électriques au gaz naturel produiront de l'électricité à 6,4 cents par kilowattheure.