Les scientifiques John Geisz (à gauche) et Ryan France ont fabriqué une cellule solaire efficace à près de 50 %. Crédit :Dennis Schroeder, NREL
Des scientifiques du National Renewable Energy Laboratory (NREL) ont fabriqué une cellule solaire avec un rendement de près de 50 %.
La cellule solaire à six jonctions détient désormais le record mondial de l'efficacité de conversion solaire la plus élevée à 47,1%, qui a été mesurée sous un éclairage concentré. Une variante de la même cellule a également établi le record d'efficacité sous un seul éclairage solaire à 39,2 %.
"Cet appareil démontre vraiment le potentiel extraordinaire des cellules solaires multijonctions, " a déclaré John Geisz, un scientifique principal du groupe de photovoltaïque cristallin à haute efficacité du NREL et auteur principal d'un nouvel article sur la cellule record.
Le papier, "Cellules solaires III-V à six jonctions avec une efficacité de conversion de 47,1% sous une concentration de 143 soleils, " apparaît dans le journal Énergie naturelle . Les co-auteurs de Geisz sont les scientifiques du NREL Ryan France, Kévin Schulte, Myles Steiner, André Normand, Harvey Guthrey, Matthieu Jeune, Chanson Tao, et Thomas Moriarty.
Pour construire l'appareil, Les chercheurs du NREL se sont appuyés sur des matériaux III-V - ainsi appelés en raison de leur position dans le tableau périodique - qui ont une large gamme de propriétés d'absorption de la lumière. Chacune des six jonctions de la cellule (les couches photoactives) est spécialement conçue pour capter la lumière d'une partie spécifique du spectre solaire. L'appareil contient environ 140 couches totales de divers matériaux III-V pour soutenir les performances de ces jonctions, et pourtant est trois fois plus étroit qu'un cheveu humain. En raison de leur nature hautement efficace et du coût associé à leur fabrication, Les cellules solaires III-V sont le plus souvent utilisées pour alimenter les satellites, qui récompense les performances inégalées du III-V.
Sur Terre, cependant, la cellule solaire à six jonctions est bien adaptée à une utilisation dans le photovoltaïque à concentrateur, dit Ryan France, co-auteur et scientifique du groupe III-V Multijonctions du NREL.
« Une façon de réduire les coûts est de réduire la surface requise, " il a dit, "et vous pouvez le faire en utilisant un miroir pour capturer la lumière et focaliser la lumière jusqu'à un point. Ensuite, vous pouvez vous en tirer avec un centième ou même un millième du matériau, par rapport à une cellule de silicium à plaque plate. Vous utilisez beaucoup moins de matériau semi-conducteur en concentrant la lumière. Un avantage supplémentaire est que l'efficacité augmente au fur et à mesure que vous concentrez la lumière."
La France a décrit le potentiel pour la cellule solaire de dépasser 50 % d'efficacité comme « en fait très réalisable », mais que 100 % d'efficacité ne peut pas être atteint en raison des limites fondamentales imposées par la thermodynamique.
Geisz a déclaré qu'actuellement, le principal obstacle à la recherche pour atteindre 50 % d'efficacité est de réduire les barrières résistives à l'intérieur de la cellule qui entravent la circulation du courant. Pendant ce temps, il note que NREL est également fortement engagé dans la réduction du coût des cellules solaires III-V, ouvrir de nouveaux marchés pour ces appareils hautement efficaces.