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Pleins feux sur les cellules photovoltaïques

Une cellule photovoltaïque transforme directement l’énergie lumineuse en courant électrique. Les cellules sont assemblées ensuite en modules photovoltaïques (panneaux solaires). La majorité des panneaux solaires sont actuellement à base de silicium cristallin et ont un rendement de conversion de 12 à 17 %. On espère pouvoir augmenter ce rendement jusqu’à 20 %. Afin de baisser les coûts – le silicium cristallin ultra pur découpé en plaquettes est un matériau cher – , les chimistes travaillent sur : la possibilité d’utiliser directement du silicium moins pur, l’utilisation de couches minces de silicium (entre 1 et 10 micromètres ) déposées sous forme amorphe ou microcristalline sur différents supports moins chers comme le verre, le métal ou des céramiques, voire des plastiques ;, l’utilisation d’autres matériaux inorganiques que le silicium et enfin l’utilisation de matériaux organiques à base de polymères à très faibles coûts, dégradables et facilement manipulables parce que flexibles.

Les matériaux inorganiques pouvant remplacer le silicium le silicium sont actuellement le disélénure de cuivre et d’indium (noté CIS) ou le tellurure de cadmium utilisés sous forme de couches minces déposées sur verre ou sur plastique. Les modules photovoltaïques atteignent alors des rendements de 11 à 13 % qui se rapprochent des performances des modules au silicium. Cette filière est en plein essor actuellement.

L’utilisation de matériaux organiques à base de polymères à très faibles coûts, dégradables et facilement manipulables, parce que flexibles, est également envisagée. Ils n’offrent pour l’heure qu’un rendement de 3 à 5 % et une durée de vie limitée (de 500 à 1000 heures). Sous réserve de comprendre plus finement et de maîtriser leur mécanisme de vieillissement, on peut espérer les voir un jour arriver sur le marché !

Enfin des études à plus long terme visent à utiliser au maximum les possibilités théoriques de la conversion photovoltaïque vers les très hauts rendements, en utilisant des multijonctions, la concentration de la lumière voire de nouveaux concepts qui pourrait permettre d’atteindre des rendements de plus de 50 % à moyen terme.

Institut de recherche et de développement sur l’énergie photovoltaïque, CNRS-Chimie Paristech-EDF