Cellule solaire à couche monograin souple et légère de nouvelle génération développée par les chercheurs de TalTech. Crédit :Professeur Jüri Krustok
À la suite de leur projet commun de deux ans, les chercheurs en matériaux de l'université de technologie de Tallinn ont amélioré l'efficacité des cellules solaires de nouvelle génération en remplaçant partiellement le cuivre par de l'argent dans le matériau absorbant.
Le développement économique et la croissance générale de la consommation d'énergie ont conduit à une demande accrue de production d'énergie respectueuse de l'environnement à moindre coût. Les solutions les plus viables peuvent être trouvées dans le secteur des énergies renouvelables. Les nouvelles technologies de production d'énergie devraient fournir des à bas prix, des solutions respectueuses de l'environnement avec des applications polyvalentes, faire de l'énergie solaire la meilleure solution aujourd'hui. Les chercheurs en matériaux de TalTech travaillent au développement de la prochaine génération de cellules photovoltaïques à couche monograine.
La chercheuse principale au Laboratoire de matériaux photovoltaïques TalTech, Marit Kauk-Kuusik, déclare :« La production de cellules solaires traditionnelles au silicium qui a commencé dans les années 1950 est encore très consommatrice de ressources et d'énergie. Nos recherches sont axées sur le développement de la prochaine génération de cellules solaires, c'est-à-dire des cellules solaires à couche mince à base de semi-conducteurs composés. »
Une cellule solaire à couche mince est constituée de plusieurs couches minces de matériaux semi-conducteurs. Pour des cellules solaires à couche mince efficaces, un semi-conducteur avec de très bonnes propriétés d'absorption de la lumière doit être utilisé comme absorbeur. L'absorbeur de silicium n'est pas un candidat approprié pour les cellules solaires à couche mince en raison de l'absorption de la lumière non optimale conduisant à une couche absorbante plutôt épaisse. Les chercheurs de TalTech développent des matériaux semi-conducteurs composés nommés kesterites (Cu
« La technologie de poudre monograin que nous développons diffère des autres technologies de fabrication de cellules solaires similaires utilisées dans le monde en termes de méthode. Par rapport aux technologies d'évaporation sous vide ou de pulvérisation cathodique, qui sont largement utilisés pour produire des structures en couches minces, la technologie des poudres monograins est moins chère, ", dit Marit Kauk-Kuusik.
La technologie de croissance des poudres consiste à chauffer des composants chimiques dans un four à chambre spécial à 750 degrés pendant quatre jours. Par la suite, la masse obtenue est lavée et tamisée dans des machines spéciales. Le synthétisé, microcristallin de haute qualité, la poudre monograin est utilisée pour la production de cellules solaires. La technologie des poudres se distingue des autres méthodes de production notamment par son faible coût, car il ne nécessite aucun équipement coûteux à vide poussé.
Chercheur senior au laboratoire TalTech des matériaux photovoltaïques Marit Kauk-Kuusik. Crédit :TalTech
La poudre monograine se compose de microcristaux uniques qui forment des cellules solaires miniatures connectées en parallèle dans un grand module (recouvert d'une couche tampon ultra-mince). Cette, cependant, offre des avantages majeurs par rapport aux modules photovoltaïques de la génération précédente, c'est-à-dire des panneaux solaires à base de silicium. Les cellules photovoltaïques sont légères, souple, peut être transparent, tout en étant respectueux de l'environnement et nettement moins cher.
L'indicateur de la qualité du photovoltaïque est l'efficacité. L'efficacité ne dépend pas seulement des propriétés des matériaux utilisés et de la structure de la cellule solaire, mais aussi sur l'intensité du rayonnement solaire, angle d'incidence et température.
Les conditions idéales pour atteindre une efficacité maximale sont dans les montagnes froides et ensoleillées, pas dans un désert chaud, comme on pouvait s'y attendre, parce que la chaleur n'améliore pas l'efficacité des cellules solaires. Il est possible de calculer le rendement théorique maximum pour chaque panneau solaire, lequel, Malheureusement, a été jusqu'à présent impossible à réaliser dans la réalité, mais c'est un objectif à poursuivre.
"Nous avons atteint le point de notre développement où le remplacement partiel du cuivre par de l'argent dans les matériaux absorbant la kesterite peut augmenter l'efficacité de 2%. C'est parce que le cuivre est de nature très mobile, provoquant une efficacité instable des cellules solaires. Le remplacement de 1 % de cuivre par de l'argent a amélioré l'efficacité des cellules solaires à couche monograin de 6,6 % à 8,7 %, ", dit Marit Kauk-Kuusik.
Les deux groupes de chercheurs en matériaux de TalTech :les groupes de recherche en physique des matériaux photovoltaïques et des matériaux optoélectroniques ont publié un article "L'effet de l'alliage d'Ag de Cu
