Une équipe de l'Université Polytechnique de Hong Kong a défini une feuille de route pour porter l'efficacité des cellules solaires tandem pérovskite/silicium à près de 40 %.
Cette avancée pourrait surmonter les obstacles de stabilité et de coût qui freinent leur déploiement commercial, ouvrant la voie à une nouvelle ère pour les énergies renouvelables.
La course à l'énergie propre place l'énergie solaire au cœur des débats. Si les panneaux photovoltaïques à base de silicium dominent le marché, leur rendement atteint progressivement un plateau technologique.
Pour dépasser ces limites, une technologie de troisième génération attire de plus en plus l'attention : les cellules tandem combinant la pérovskite et le silicium. Elles promettent des performances bien supérieures, mais leur passage à une production industrielle reste semé d'embûches.
Un objectif ambitieux : la barre des 40 %
Une équipe d'ingénieurs de l'Université Polytechnique de Hong Kong (PolyU), menée par les professeurs Li Gang et Yang Guang, a décidé de s'attaquer frontalement à ces verrous technologiques.
Leur analyse détaillée, publiée dans la revue Nature Photonics, propose une stratégie claire pour faire grimper l'efficacité de conversion énergétique des cellules solaires tandem pérovskite/silicium de leur plafond actuel d'environ 34 % jusqu'à un objectif audacieux de près de 40 %.
Ce bond en avant nécessite plus qu'une optimisation des éléments existants. Il s'agit d'une refonte des approches actuelles pour garantir que les succès obtenus en laboratoire puissent enfin se concrétiser sur des modules de grande taille, condition sine qua non pour un déploiement massif.
De l'éprouvette au toit : les défis de la maturité
Le principal obstacle à surmonter réside dans la nature même des matériaux pérovskites. Bien qu'efficaces, ils sont notoirement sensibles aux agressions environnementales comme l'humidité, l'oxygène, la lumière ultraviolette et les variations de température. Ces facteurs dégradent leurs performances et limitent leur durée de vie, un point critique pour toute installation solaire.
Perovskite (credit : Wikipedia)
Le passage du laboratoire à la production de masse introduit des complexités supplémentaires, notamment pour assurer l'uniformité des matériaux et contrôler les défauts sur de grandes surfaces.
Face au manque de données certifiées sur la fiabilité à long terme, les chercheurs préconisent des tests de stabilité accélérés, basés sur les standards de la Commission Électrotechnique Internationale, afin d'évaluer leur potentiel commercial de manière rigoureuse.
Une équation complexe entre performance et durabilité
Au-delà des défis techniques, l'enjeu est aussi environnemental. Si les matières premières de la pérovskite sont relativement abordables, leur conception actuelle fait appel à des éléments rares et surtout au plomb, un métal lourd dont l'utilisation soulève des préoccupations réglementaires et écologiques.
L'équipe de PolyU insiste donc sur la nécessité de développer des alternatives plus durables et de mettre en place des systèmes de recyclage efficaces.
Pour y parvenir, les scientifiques appellent à une collaboration renforcée entre le monde académique, l'industrie et les instituts de recherche. Cette synergie est jugée cruciale pour abaisser le coût de l'électricité produite et aligner cette technologie avec les objectifs de neutralité carbone.
L'idée est de fournir une source d'énergie verte et fiable, capable d'alimenter des secteurs très énergivores comme celui de l'intelligence artificielle, contribuant ainsi à la transformation bas-carbone de notre modèle énergétique.
Si l'objectif de 40 % est atteint, cette technologie pourrait enfin quitter les laboratoires pour s'installer sur nos toits et dans les parcs industriels, marquant une étape décisive vers un futur énergétique plus propre.
