Des chercheurs ont identifié ce qui empêche d'atteindre les rendements théoriques de certaines cellules photovoltaïques de nouvelle génération. Le coupable ? Un atome d'hydrogène qui peut facilement se détacher.

Utiliser l’énergie gratuite et illimitée du soleil, sur le papier, l’idée fait rêver. En pratique, c’est un peu plus compliqué. L’exploitation de l’énergie solaire se heurte à divers obstacles, notamment le rendement somme toute limité des panneaux solaires.

Les résultats obtenus par de nouveaux types de cellules, les cellules à pérovskites hybrides, ont fait naître beaucoup d’espoirs ces dernières années. Comme le note le Commissariat à l’énergie atomique, « elles absorbent efficacement une partie du spectre solaire complémentaire de celle absorbée par le silicium ». Pour ne rien gâcher, elles sont « moins coûteuses » que ce dernier.

Les équipes travaillant sur les dispositifs photovoltaïques peinent cependant à atteindre, en pratique, les rendements que les cellules à pérovskites permettent théoriquement d’atteindre (de 25 % à 30 % ). Des chercheurs de l’Université de Californie à Santa Barbara ont tenté de trouver pourquoi. Et ils ont mis le doigt sur quelque chose de très intéressant, révèle un communiqué du 29 avril.

Image par Sebastian Ganso de Pixabay

L’électricité piégée lorsque cet atome se détache

«  Diverses hypothèses ont été émises sur des défauts dans la structure des pérovskites hybrides qui pourraient limiter le rendement, mais jusqu’à présent, on pensait que les molécules organiques que l’on trouve dedans restaient, elles, intactes », notent les chercheurs. Des calculs informatiques de pointe ont cependant montré que cette piste n’aurait pas dû être négligée. Les chercheurs ont ainsi découvert qu’un atome d’hydrogène présent sur ces molécules pouvait très facilement se retrouver séparé de celles-ci.

Lorsque cela se produit, cette place vacante « a l’effet d’un puits » qui piège « les charges électriques qui se déplacent », après avoir été générées par les cellules solaires.  Les charges électriques ainsi bloquées ne peuvent évidemment plus « servir à ce qu’on attend d’elles au départ, par exemple charger une batterie ou alimenter un moteur ». C’est cela qui crée la baisse de rendement.

L’identification de cette limite ouvre la voie à des hausses de rendement des cellules solaires à base de pérovskite, même si cela nécessitera évidemment du temps. Les recherches de l’équipe de l’Université de Californie à Santa Barbara sont détaillées dans une étude publiée dans Nature Material.  

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