Ils développent une cellule solaire avec une efficacité record de près de 50%

Le laboratoire NREL réalise le nouveau record du monde du photovoltaïque multi-jonctions, aussi bien en lumière concentrée qu'en «lumière du jour».

La nouvelle cellule solaire à «six jonctions» de NREL se compose de 140 couches de matériaux, mais est plus fine que les cheveux.

Nouveau record du monde du photovoltaïque multi-jonctions.

Un groupe de chercheurs du National Renewable Energy Laboratory (NREL) du département américain de l'énergie a développé une cellule solaire à six connexions avec une efficacité de conversion sans précédent. Il est capable de transformer 47,1% de la lumière incidente en électricité sous concentration optique . Une valeur unique qui, bien que plus contenue, reste un record même avec un éclairage simple.

Une partie du résultat extraordinaire est liée à l'approche technologique. Les cellules multi-jonctions sont créées dans le but précis de dépasser les limites d'efficacité du photovoltaïque standard. Ce sont des unités avec des interfaces pn réalisées avec différents semi-conducteurs. La jonction pn de chaque matériau produit un courant électrique en réponse à différentes longueurs d'onde de lumière. Par conséquent, plus les couches photoactives sont utilisées dans sa production, plus il est - en théorie - possible d'augmenter la gamme de longueurs d'onde à absorber, améliorant ainsi la production.

Pour construire leur cellule solaire à six jonctions, l'équipe NREL s'est appuyée sur des matériaux III-V, nommés pour leur position dans le tableau périodique. Chacune des six interfaces est spécialement conçue pour capturer la lumière d'une partie spécifique du spectre solaire. L'appareil contient environ 140 couches au total de divers matériaux III-V pour soutenir la performance de ces liaisons, mais il est trois fois plus mince qu'un cheveu humain.

Cet appareil démontre vraiment le potentiel extraordinaire des cellules solaires à jonctions multiples.

John Geisz, scientifique du groupe NREL et auteur principal de la recherche.

En raison des coûts élevés du PV III-V, cette technologie est principalement utilisée pour alimenter des satellites et des véhicules spatiaux. Mais cela ne signifie pas qu'il ne peut pas avoir d'applications sur terre.

« Une façon de réduire les coûts est de réduire la surface requise», explique Geisz, « et vous pouvez le faire en utilisant un miroir pour capturer la lumière et la concentrer sur un point. Ainsi, vous pouvez vous en tirer avec un centime ou même un millième de matériau, par rapport à une cellule au silicium traditionnelle. Vous utilisez beaucoup moins de matériau semi-conducteur en concentrant la lumière. Un avantage supplémentaire est que l'efficacité augmente à mesure que la lumière est concentrée. "

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Les premiers tests de laboratoire ont montré que la nouvelle cellule à six jonctions atteint une efficacité de 47,1% avec une concentration de seulement 143%. La valeur chute à 39,2% avec un éclairage naturel.

Il est très difficile d'augmenter l'efficacité de cette architecture en raison des barrières de résistance internes. Pour cette raison, l'équipe se concentre désormais sur l'aspect économique. La prochaine cible? Pour réduire les coûts de production.

Plus d'informations: www.nrel.gov - www.nature.com

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