Maggio 21, 2022

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Pérovskites: cette technologie peut-elle relancer le photovoltaïque ?

C’est une vieille antienne de l’industria fotovoltaica : l’avènement prochain d’une technologie in grado di superare le rendement des panneaux à base de silicium. Ou, tot le moins, de proponer une alternative plus souple, intégrable dans des endroits (bâtiments, mobiliers) inaccessibles to même silicium, qui repose sur des placchettes épaisses e rigides. Maintes fois repoussé, ce rêve est peut-être enfin en passe de se concrétiser grâce aux cellules à base de pérovskites. “En dix ans de recherche, cette technologie est passée de 3% de rendement à 25%, soit les performance des cellules en silicium monocristallin dernier cri, qui sont, elles, développées depuis plus de cinquante ans”, esporre Frédéric Sauvage, direttore di ricerca nel laboratorio di réactivité et chimie des solides (CNRS). Mieux: les pérovskites récupérant bien mieux que le silicium la partie bleue du specter lumineux, elles peuvent e être associées au sein de cellules en silicium. Ces cellules dites tandem affichent des rendements théoriques inédits, jusqu’à 33%.

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Ce matériau tire son nom d’une structure cristalline très abondante dans le manteau terrestre. Mais the faut attendre 2012 pour l’équipe d’Henry Snaith, dell’università di Oxford, découvre les straordinarie proprietés d’une pérovskite artificielle fabriquée à base de plomb, d’iode une ique édé. Les chercheurs britanniques ont en particulier montré ses qualités photoélectriques, c’est-à-dire sa capacité à “convertir” les particules de lumière (fotoni) e cariche elettriche (elettroni), mais aussiculment charge à véace. “La pérovskite conserve ces qualités même s’il ya des défauts dans sa structure, à l’inverse du silicium dont les cristaux doivent être extrêmement purs”, signale Solenn Berson, responsabile dello sviluppo delle tecnologie all’interno dell’Istituto nazionale dell’energia solare. En termes de fabrication, les pérovskites peuvent être formées à basse température (entre 100 et 150°C), la où le silicium doit être fondu à 1 400°C, puis subir un refroidissement contrôlé sous vide, “ce qui permet d’imprimer les cellules non seulement sur des supports rigides comme des panneaux, mais aussi souples, de type films plastique, pour faciliter l’intégration au bâti”, poursuit la checheuse. Avec, à la clé, une economie d’énergie : “Un panneau classique met deux ans pour générer l’énergie qui a été nécessaire à sa fabrication, contre deux mois pour celui de pérovskite”, esporre Fredéric Sauvage.

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PÉROVSKITES : DU LABO À L’USINE

Pourtant, malgré ces promesses, les pérovskites souffrent encore de deux défauts majeurs. Le premier est que la technologie actuelle contient du plomb, un métal lourd toxique qui risque d’être lessivé par la pluie et disséminé dans l’environnement si le panneau se brise. Le deuxième bemol réside dans la faible durée de vie des cellules actuelles, dont le rendement chute au bout de quelques mois à quelques années, la où un panneau silicium commercial est certifié pour 20 à 30 ans. Cette instabilité s’explique d’abord par une trop grande affinité à l’humidité. Celle-ci s’infiltre dans la cellule et finit par générer des produits néfastes au fonctionnement normal de la cellule, “ou génère des radicaux libres, des espèces très réactives qui attaquent les molécules photoactives”, preciso Frédéric Sauvage. Più handicapant: le cellule tendenti aussi à se décomposer au-delà de 80°C, unae température pourtant facilement atteinte en été par un panneau noir exposé en plein soleil.

Alors, les perovskites finiront-elles au rang des éternels concurrents du silicium, non l’industrializzazione massiccia e circa i costi imbattables et des rendements progressivement optimisés? L’histoire du photovoltaïque en est riche. Le cellule a divano mince, dites deuxième génération, se sont trouvées limitées par leur rendement à 20% et leur hardé de recyclage, tandis que le photovoltaïque organic souple, dit de troisième à générende core à 20 % plafon souffre de problèmes de durabilité. Mais cette fois, l’histoire pourrait être différente : “Après s’être focalisée sur les rendements, qui se sont révélés exceptionnels, la recherche se concentre égallement sur des Techniques d’encapsulation pour garantir une protection des cellules face à l’humidité et au risque de plo dissémination”, souligne Solenn Berson. D’autres recherches explorent des formulas alternatives totalment dénuées de plomb, o des additifs réduisant l’action néfaste des UV et de la température.

Par ailleurs, des start-up come Oxford PV e Grande-Bretagne o Saule Technologies in Pologne sperimenta il passaggio del lavoro nell’uso e costruisce linee guida di fabbricazione. “Leurs démonstrateurs permettront de tester les pérovskites en condition réelles et de tirer des leçons précieuses sur l’amélioration des systèmes”, analizzare Frédéric Sauvage, qui prévoit que “des panneaux performants et à grande échelle pourraient voir le jour d’ici à dix ans”. Car les moyens sont là : les fabricants asiatiques de panneaux en silicium surveillent de près cette opportunité de booster leurs rendements, tandis que l’Union européenne considère les pérovskites comme l’occasion de industrie voltiete photo Les chercheurs voient même plus loin : “les proprietà des pérovskites sont égallement très prometteuses pour les lasers, les transistors, les photodétecteurs pour l’imagerie… bref pour réinventer aussi une nouvelle filière, celle des semi-conducteurs demain”, precedente Frédéric Sauvage.

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