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Cette nouvelle cellule solaire peut exploiter presque toute l'énergie du spectre solaire


Un nouveau prototype de cellule solaire, développé par des scientifiques de l'Université George Washington, est capable de convertir un peu moins de la moitié de l'énergie disponible de la lumière du soleil en énergie électrique. La nouvelle technologie le fait en utilisant une famille particulière de matériaux assemblés dans une structure empilée, ce qui permet à la cellule solaire d'exploiter presque toute l'énergie du spectre solaire.

[Source de l'image: Université George Washington]

Comment fonctionne exactement cette cellule solaire?

Ce nouveau prototype de cellule solaire utilise des panneaux photovoltaïques concentrateurs (CPV). Les panneaux sont équipés de lentilles qui concentrent la lumière du soleil sur des cellules d'une dimension microscopique d'un peu moins d'un millimètre carré. En concevant le panneau à une si petite échelle, des matériaux de cellules solaires nouveaux et divers peuvent être développés.

Ce qui distingue ce prototype de cellule solaire des précédentes conceptions de panneaux solaires, c'est l'utilisation d'un matériau particulier et la façon dont l'ensemble du système est assemblé. La cellule solaire est constituée d'un groupe de matériaux à base de substrats d'antimoniure de gallium (GaSb) que l'on trouve plus couramment dans les équipements de lasers infrarouges et de photodétecteurs. Les cellules solaires GaSb sont fabriquées dans une structure empilée et sont intégrées à des cellules solaires à haut rendement fabriquées à partir de substrats traditionnels capables de capturer des photons solaires de plus courte longueur d'onde. De plus, en assemblant les cellules solaires selon la méthode empilée, les scientifiques ont également pu exploiter une technique appelée impression par transfert. La technique permet une structure cellulaire tridimensionnelle à l'échelle microscopique qui possède un haut degré de précision, ce qui permet à l'appareil de capturer presque toute l'énergie du spectre solaire.

[Source de l'image: Université George Washington]

Comment se compare-t-il aux panneaux solaires conventionnels?

Chaque couche du prototype de cellule solaire empilée peut absorber l'énergie solaire avec un ensemble spécifique de longueurs d'onde. Ce processus d'absorption de la lumière du soleil de manière filtrante se traduit par une exploitation et une conversion44.5% de l'énergie solaire disponible en électricité. Alors que les cellules solaires conventionnelles ne sont capables de convertir qu'un quart de l'énergie disponible en énergie électrique. Matthew Lumb, chercheur à l'Université et auteur principal de l'étude, explique l'avantage de créer une cellule solaire en utilisant la technique d'impression par transfert.

«Environ 99% de la puissance contenue dans la lumière directe du soleil atteignant la surface de la Terre se situe entre des longueurs d'onde de 250 nm et 2500 nm, mais les matériaux conventionnels pour les cellules solaires multi-jonctions à haut rendement ne peuvent pas capturer toute cette gamme spectrale. Notre nouvel appareil est capable pour débloquer l'énergie stockée dans les photons de grande longueur d'onde, qui sont perdus dans les cellules solaires conventionnelles, et fournit donc une voie pour réaliser la cellule solaire multi-jonction ultime ».

La création d'une cellule solaire avec une structure aussi complexe a un prix avantageux. La cellule à base de GaSb est bien sûr beaucoup plus chère que les cellules solaires conventionnelles. Mais les chercheurs pensent qu'il est important de montrer la capacité d'efficacité optimale d'un tel matériau d'énergie renouvelable. Ils cherchent à développer la forme actuelle de la cellule solaire en utilisant des matériaux à faible coût avec des niveaux de concentration solaire très élevés et une technologie capable de recycler la croissance coûteuse des substrats. De cette manière, les chercheurs peuvent être en mesure de commercialiser un produit similaire auprès des masses.

ViaUniversité George Washington

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