La durée de vie des cellules solaires calcium titane prolongée à 30 ans

Des chercheurs de l’Université de Princeton ont mis au point les premières cellules solaires en titanite de calcium commercialement viables, marquant une étape importante pour une technologie émergente d’énergie renouvelable, selon le dernier numéro de la revue Science. L’équipe s’attend à ce que son appareil fonctionne pendant environ 30 ans à un niveau supérieur à la norme de l’industrie, bien au-dessus du seuil de durée de vie de 20 ans pour les cellules solaires.

Non seulement l’appareil est durable, mais il répond également aux normes d’efficacité énergétique courantes. C’est le premier du genre à rivaliser avec les performances des cellules à base de silicium.

Les pérovskites sont des semi-conducteurs avec une structure cristalline spéciale qui sont idéales pour une utilisation dans la technologie des cellules solaires. Ils peuvent être fabriqués à température ambiante et consomment beaucoup moins d’énergie que le silicium, ce qui les rend moins chers et plus durables à produire.

Les premières cellules solaires à pérovskite (PSC) sont sorties entre 2009 et 2012 et n’ont duré que quelques minutes. Le record de 2017 a été une année de fonctionnement de la batterie sous éclairage continu à température ambiante, tandis que le nouvel appareil a pu fonctionner dans des conditions de laboratoire pendant cinq ans. La conception record met en évidence le potentiel durable des PSC, en particulier comme moyen de pousser la technologie des cellules solaires au-delà des limites du silicium, ont déclaré les chercheurs.

Cette fois, les chercheurs ont superposé différents matériaux pour optimiser l’absorption de la lumière tout en protégeant les zones les plus vulnérables de l’exposition. Ils ont développé une « couche de recouvrement bidimensionnelle » ultramince entre deux ingrédients clés: une couche de pérovskite absorbante et une couche chargée faite de sels de cuivre et d’autres substances. L’objectif est d’empêcher les semi-conducteurs de pérovskite de s’épuiser en quelques semaines ou mois.

Les chercheurs ont également permuté les conceptions des dizaines de fois, changeant de minuscules détails dans la géométrie et le nombre de couches de superposition, et expérimentant avec des dizaines de combinaisons de matériaux. Les résultats expérimentaux montrent que le nouvel appareil peut exercer une efficacité maximale de plus de 80% dans des conditions de température moyenne d’environ 35 ° C et d’un éclairage continu pendant au moins 5 ans.

À long terme, les pérovskites peuvent être fabriquées à température ambiante, disent les chercheurs, et leur fabrication évite de brûler de grandes quantités de combustibles fossiles. Mais le développement de nouvelles technologies ne signifie pas que les PSC remplaceront en grande partie les dispositifs en silicium, mais compléteront plutôt les technologies plus anciennes, rendant les panneaux solaires moins chers, plus efficaces et plus durables, et étendant l’énergie solaire à la vie moderne Plus de nouveaux domaines.