Rendement théorique de 63,2 %, une avancée pour les cellules photovoltaïques de troisième génération !

Choquant! Les nouvelles cellules solaires à bande intermédiaire (IBSC) peuvent atteindre une efficacité théorique de 63,2 %, trois fois plus élevée que les cellules solaires ordinaires (avec des efficacités de l'ordre de 20 %) ! Une découverte révolutionnaire par une équipe de recherche internationale qui pourrait révolutionner l'industrie solaire ! Les internautes s'exclament : le stock concept de l'IBSC est-il sur le point de déclencher un boom ?

La nouvelle coqueluche de la technologie solaire de troisième génération

Les cellules solaires en silicium cristallin représentent la première génération de cellules solaires, y compris les cellules solaires en silicium monocristallin, polycristallin et amorphe. Ces cellules sont déjà largement utilisées dans les applications commerciales et résidentielles et représentent 90 % du marché photovoltaïque mondial. Cependant, leur efficacité de conversion énergétique n'est que de 15-25 % et leurs coûts de production sont élevés.

Les cellules solaires à couches minces de deuxième génération sont fabriquées sur des substrats de verre, et bien que les matériaux et les coûts de production soient inférieurs, leur efficacité de conversion énergétique n'est que de 6-10 %.

La troisième génération de cellules solaires vise à augmenter l'efficacité de la conversion d'énergie, à réduire les coûts et à faciliter les applications. Ils sont connus sous le nom de nouvelles cellules solaires et comprennent des cellules solaires à couches minces inorganiques et organiques, des cellules solaires à colorant et à points quantiques et des cellules solaires à chalcogénure. Malgré le temps de développement relativement court de ces cellules, elles présentent un fort potentiel de développement en raison de leur haut rendement théorique de conversion d'énergie et de leurs coûts de production relativement faibles.

Parmi celles-ci, la cellule solaire à bande intermédiaire (IBSC) est un nouveau concept frappant pour améliorer l'efficacité globale des cellules solaires. Avec une efficacité de conversion d'énergie théorique allant jusqu'à 63,2% , c'est le nouveau chouchou de la technologie solaire de troisième génération et est de plus en plus favorisé par l'industrie.

Cette augmentation de l'efficacité de conversion d'énergie de la cellule est obtenue en introduisant une bande d'énergie étroite avec une faible densité d'états d'énergie dans la bande interdite du semi-conducteur. L'introduction de cette bande d'énergie étroite permet d'augmenter l'absorption de la sous-bande interdite tout en maintenant constante la tension en circuit ouvert. Grâce à cette amélioration, la cellule solaire absorbe la majeure partie de la lumière visible en plus d'une partie de la lumière infrarouge, augmentant ainsi la sortie de courant et l'efficacité de conversion d'énergie de la cellule.

Figure 1 Diagramme des bandes d'énergie des cellules : les cellules solaires conventionnelles n'ont qu'une bande de conduction CB et une bande de valence VB, mais les cellules solaires à bande intermédiaire introduisent également une bande intermédiaire (IB) pour augmenter l'absorption de la lumière solaire

Malgré l'efficacité théorique élevée de conversion d'énergie de la cellule solaire à bande intermédiaire (IBSC), ses performances ne sont pas aussi élevées que prévu en raison de sa nature de composition élevée inhérente (composition d'électrons et de trous dans la bande intermédiaire) et de la destruction du réseau semi-conducteur. , le rendement de conversion d'énergie étant inférieur à la valeur théorique ou même inférieur au rendement d'une cellule typique. En même temps, la cellule est très coûteuse à fabriquer. De plus, les IBSC ont des durées de vie courtes et ne peuvent être utilisés qu'à basse température, ce qui limite considérablement leur production et leur application en série.

Des scientifiques de l'Imperial College au Royaume-Uni et de l'Université de New South Wales (UNSW) en Australie ont récemment annoncé le développement d'une nouvelle cellule solaire à bande intermédiaire (IBSC) et ont publié leurs dernières recherches dans la revue RRL Solar. La nouvelle conception représente une avancée majeure dans le domaine des cellules solaires à bande interstitielle. Selon le rapport, le nouvel IBSC utilise une nouvelle architecture de cellule solaire et introduit une structure optique unique qui utilise efficacement plus de photons dans le spectre solaire pour augmenter l'efficacité photovoltaïque de la cellule. La publication de cette recherche marque également une avancée importante dans le domaine des cellules solaires à bande intermédiaire, qui devrait promouvoir l'application commerciale des cellules solaires à bande intermédiaire.

Selon les chercheurs, la cellule solaire à bande intermédiaire (IBSC) nouvellement conçue introduit une nouvelle architecture de cellule solaire qui comprend une «bande à cliquet» (RB), dont la bande d'énergie peut être vue sur la figure 1. Le fonctionnement à température ambiante est possible. Cette percée fournira une base importante pour le développement futur des cellules IBSC et constitue une étape majeure dans le domaine des cellules solaires à bande intermédiaire.

En 2020, les deux chercheurs espagnols avaient déclaré : "Nous pensons qu'une fois que des IBSC efficaces auront été développés, la communauté scientifique investira davantage d'efforts dans l'optimisation des performances de ces dispositifs. Nous pensons qu'une fois que les IBSC se seront avérés très efficaces et potentiellement coûteux efficace, selon le segment de marché, l'industrie montrera beaucoup d'intérêt." Maintenant que les IBSC à haut rendement sont en cours de développement, cela pourrait être un remaniement majeur pour l'industrie photovoltaïque une fois que de plus en plus d'entreprises seront impliquées dans le développement et la production de masse.