2025 pourrait-elle être l’année de l’efficacité record pour les cellules solaires ?
Alors que la demande mondiale en énergie augmente et que les inquiétudes liées au changement climatique s’intensifient, les technologies renouvelables subissent une pression croissante pour offrir des solutions plus efficaces et durables. Les cellules solaires en silicium traditionnelles ont longtemps lutté contre des limites d’efficacité intrinsèques qui entravent leur adoption généralisée, et le secteur des énergies renouvelables a continuellement recherché des technologies capables de combler le fossé entre la performance actuelle et le potentiel théorique.
En 2024, les chercheurs ont réalisé d’importantes avancées dans l’amélioration de l’efficacité des cellules solaires. En 2025, cette tendance devrait se poursuivre, le pérovskite remplaçant finalement le silicium pour augmenter l’efficacité au-delà de 29 %.
Fabrication de cellules solaires. Image utilisée avec l’aimable autorisation de Adobe Stock
Pérovskite contre cellules solaires
Les cellules solaires fonctionnent grâce à l’effet photovoltaïque, dans lequel les photons excitent les électrons d’un semi-conducteur et génèrent des paires électron-trou. Un champ électrique sépare ensuite ces paires pour créer un courant.
Cellule solaire tandem pérovskite sur silicium. Image utilisée avec l’aimable autorisation du Department of Energy
Jusqu’à présent, la technologie des cellules solaires repose principalement sur le silicium, le deuxième élément le plus répandu sur la planète après l’oxygène. Bien que le silicium puisse être traité sous forme amorphe ou cristalline, la variante cristalline domine en raison de son efficacité de conversion énergétique supérieure. Le plafond théorique de l’efficacité du silicium reste limité à environ 29 %. En revanche, le pérovskite émerge comme un matériau photovoltaïque plus prometteur, offrant de supérieures capacités d’absorption de la lumière et l’avantage unique de l’adaptabilité spectrale.
Contrairement au silicium, qui n’utilise qu’une petite portion du spectre solaire, le pérovskite peut être conçu pour capturer et convertir une plus grande gamme de radiations électromagnétiques. Cela représente une approche potentiellement transformative pour la génération d’énergie solaire. En 2024, certaines avancées notables ont été réalisées dans l’amélioration de l’efficacité des cellules solaires.
Pérovskite en 2024
Les chercheurs de l’Université des Sciences et de la Technologie du Roi Abdullah ont fait des avancées dans les cellules solaires tandem pérovskite-silicium en 2024.
Les chercheurs ont exploré le potentiel des cellules solaires tandem combinant pérovskite et silicium. Les tandems pérovskite/silicium ont atteint des efficacités de conversion énergétiques certifiées dépassant 33 %, surpassant la limite théorique des cellules à jonction simple. Cette avancée est due aux spectres d’absorption complémentaires des matériaux, qui maximisent l’utilisation de la lumière du soleil et minimisent les pertes d’énergie.
Comparaison d’efficacité des deux technologies. Image utilisée avec l’aimable autorisation de Andreani et al.
Cependant, les défis majeurs incluent l’échelle de production pour la commercialisation. Les méthodes actuelles utilisées en laboratoire, comme le revêtement par rotation avec traitement anti-solvant, sont inefficaces pour la fabrication à grande échelle en raison du gaspillage de matériel et de la capacité limitée à monter en échelle. Des alternatives prometteuses, telles que le revêtement par fente et la déposition de vapeur physique, sont explorées pour résoudre ces problèmes.
De plus, la topographie de surface du silicium peut affecter le dépôt de la couche de pérovskite, tandis que des facteurs environnementaux comme l’humidité, la chaleur et la lumière dégradent les sous-cellules en pérovskite. Des tests rigoureux dans des conditions d vieillissement accéléré et réelles sont essentiels pour garantir la fiabilité et la longévité.
2025 : L’année de la cellule pérovskite
La technologie photovoltaïque en pérovskite représente une voie prometteuse pour l’énergie solaire. Elle offre des procédés de fabrication à basse température, une production potentielle à base d’encre et une polyvalence remarquable. Ses propriétés uniques incluent la capacité d’être empilées avec le silicium pour une conversion d’énergie améliorée, l’absorption de lumière modifiable grâce à des modifications de la bande interdite, et une tolérance inhérente aux imperfections de la structure cristalline.
En raison de ces avantages et des efforts de recherche continus dans le domaine, nous prévoyons que 2025 sera l’année de la cellule en pérovskite.