L'innovation dans la technologie solaire promet une énergie durable à partir des objets du quotidien.
Des scientifiques du département de physique de l'Université d'Oxford ont mis au point une approche révolutionnaire qui pourrait produire de grandes quantités d'électricité solaire sans avoir besoin de panneaux solaires à base de silicium. Au lieu de cela, leur innovation utilise un nouveau matériau générateur d'énergie sur les surfaces des objets du quotidien comme les sacs à dos, les voitures et les téléphones portables.
Leur nouveau matériau absorbant la lumière est, pour la première fois, suffisamment fin et flexible pour s'appliquer à la surface de presque tous les bâtiments ou objets courants. À l'aide d'une technique pionnière mise au point à Oxford, qui empile plusieurs couches absorbant la lumière dans une seule cellule solaire, ils ont exploité une plus large gamme du spectre lumineux, ce qui permet de générer plus d'énergie à partir de la même quantité de lumière solaire.
Ce matériau ultra-mince, qui utilise cette approche dite multi-jonctions, a maintenant été certifié de manière indépendante pour offrir une efficacité énergétique de plus de 27 %, égalant pour la première fois les performances des matériaux monocouches traditionnels générateurs d'énergie connus sous le nom de silicium photovoltaïque. L'Institut national japonais des sciences et technologies industrielles avancées (AIST) a donné sa certification avant la publication de l'étude scientifique des chercheurs plus tard cette année.
« En seulement cinq ans, nous avons expérimenté notre approche d'empilement ou de jonctions multiples, nous avons fait passer l'efficacité de la conversion de puissance d'environ 6 % à plus de 27 %, ce qui est proche des limites de ce que le photovoltaïque monocouche peut réaliser aujourd'hui », a déclaré le Dr Shuaifeng Hu, chercheur à l'Université d'Oxford en physique. « Nous pensons qu'au fil du temps, cette approche pourrait permettre aux dispositifs photovoltaïques d'atteindre des rendements bien supérieurs, dépassant les 45 %. »
À titre de comparaison, l'efficacité énergétique des panneaux solaires est d'environ 22 % (ce qui signifie qu'ils transforment environ 22 % de l'énergie reçue du soleil), mais la polyvalence du nouveau matériau ultra-mince et flexible est également essentielle. Avec un peu plus d'un micron d'épaisseur, il est presque 150 fois plus fin qu'une plaquette de silicium. Contrairement au photovoltaïque existant, généralement appliqué aux panneaux de silicium, il peut être appliqué à presque toutes les surfaces.
« En utilisant de nouveaux matériaux qui peuvent être appliqués comme revêtement, nous avons montré que nous pouvions reproduire et surpasser le silicium tout en gagnant en flexibilité. C'est important car cela promet plus d'énergie solaire sans avoir besoin d'autant de panneaux à base de silicium ou de centrales solaires spécialement construites », a déclaré le Dr Junke Wang, chercheur en physique à l'Université d'Oxford.
Les chercheurs pensent que leur approche continuera à réduire le coût de l'énergie solaire et en fera la forme d'énergie renouvelable la plus durable. Depuis 2010, le coût moyen de l'électricité solaire a chuté de près de 90 %, ce qui la rend près de 30% moins chère que celle produite à partir de combustibles fossiles. Les innovations promettent des économies supplémentaires, car de nouveaux matériaux, comme la pérovskite à couche mince, réduisent le besoin de panneaux en silicium et de centrales solaires spécialement conçues.
« Nous pouvons envisager que des revêtements en pérovskite soient appliqués sur des surfaces courantes pour générer de l'énergie solaire bon marché, comme le toit des voitures et des bâtiments et même le dos des téléphones portables. Si davantage d'énergie solaire peut être générée de cette manière, nous pouvons prévoir qu'à plus long terme, il sera moins nécessaire d'utiliser des panneaux de silicium ou de construire de plus en plus de centrales solaires », a ajouté le Dr Wang.
Ces chercheurs font partie des 40 scientifiques travaillant sur le photovoltaïque dirigés par le professeur d'énergie renouvelable Henry Snaith du département de physique de l'Université d'Oxford. Leur travail de pionnier dans le photovoltaïque et en particulier l'utilisation de la pérovskite à couche mince a commencé il y a une dizaine d'années et bénéficie d'un laboratoire robotique sur mesure.
Leurs travaux ont un fort potentiel commercial et ont déjà commencé à se répercuter sur des applications dans les secteurs des services publics, de la construction et de la construction automobile.
Oxford PV, une société britannique issue de l'Université d'Oxford Physics en 2010 par le professeur Henry Snaith, cofondateur et directeur scientifique, pour commercialiser des panneaux photovoltaïques à pérovskite, a récemment commencé à fabriquer à grande échelle des panneaux photovoltaïques à pérovskite dans son usine de Brandebourg-an-der-Havel, près de Berlin, en Allemagne. Il s'agit de la première ligne de fabrication en série au monde de cellules solaires tandem « pérovskite sur silicium ».
« Nous avons d'abord envisagé des sites britanniques pour commencer à fabriquer, mais le gouvernement n'a pas encore égalé les incitations fiscales et commerciales offertes dans d'autres parties de l'Europe et des États-Unis », a déclaré le professeur Snaith. « Jusqu'à présent, le Royaume-Uni a envisagé l'énergie solaire uniquement en termes de construction de nouvelles centrales solaires, mais la véritable croissance viendra de la commercialisation des innovations – nous espérons vivement que la nouvelle British Energy portera son attention sur cela. »
« Les dernières innovations en matière de matériaux et de techniques solaires démontrées dans nos laboratoires pourraient devenir une plate-forme pour une nouvelle industrie, la fabrication de matériaux permettant de générer de l'énergie solaire de manière plus durable et moins coûteuse en utilisant des bâtiments, des véhicules et des objets existants », a ajouté le professeur Snaith.
« L'approvisionnement en ces matériaux sera une nouvelle industrie à croissance rapide dans l'économie verte mondiale, et nous avons montré que le Royaume-Uni innove et ouvre la voie sur le plan scientifique. Cependant, en l'absence de nouvelles incitations et d'une meilleure voie pour convertir cette innovation en fabrication, le Royaume-Uni manquera l'occasion de diriger cette nouvelle industrie mondiale », a ajouté le professeur Snaith.