Un matériau quantique qui augmente l’efficacité des panneaux solaires de 190 %

En 2023 et selon un rapport de l’Agence internationale de l’énergie (AIE), la production d’énergies renouvelables augmentera d’environ 50 % par rapport à l’année précédente, pour atteindre un total de 510 gigawatts (GW). Il s’agit du taux de croissance le plus élevé enregistré au cours des vingt dernières années. Malgré ces chiffres très encourageants, la part du solaire dans la production d’électricité verte doit encore augmenter significativement pour qu’elle puisse atteindre l’objectif de la COP28, à savoir tripler les capacités en matière d’énergies renouvelables jusqu’en 2030. Afin d’optimiser l’efficacité des panneaux solaires et de contribuer à l’augmentation de la production électrique, des chercheurs américains de l’université de Lehigh ont développé un matériau quantique révolutionnaire. . Cela améliorerait considérablement l’efficacité des cellules photovoltaïques.

Efficacité quantique externe de 190 %

Se présentant sous la forme d’une couche active, le nouveau matériau développé par des chercheurs américains est capable d’absorber jusqu’à 80% des rayons lumineux du soleil. De plus, son efficacité quantique externe (EQE) est estimée à 190 %, ce qui est nettement supérieur à celui des cellules photovoltaïques traditionnelles. En effet, les panneaux solaires actuellement disponibles sur le marché ont, dans la majorité des cas, un EQE de 100% et ne peuvent donc générer et collecter qu’un seul électron pour chaque photon absorbé. Selon le professeur Chinedu Ekuma, spécialiste de la physique de la matière condensée, les travaux menés sur ce matériau constituent une avancée importante dans la compréhension, mais aussi dans la mise en œuvre de solutions énergétiques durables. Ils mettent en avant des approches qui pourraient jouer un rôle de premier plan dans l’efficacité et l’accessibilité de l’énergie solaire dans un avenir proche.

Un matériau pour convertir efficacement l’énergie solaire

L’efficacité de ce matériau innovant réside dans ses « états de bande intermédiaires ». Ils ont des niveaux d’énergie spécifiques allant de 0,78 à 1,26 électron-volt et aident à convertir l’énergie solaire plus efficacement. A noter que ce matériau révolutionnaire a subi une modification atomique, en utilisant les « espaces de van der Walls ». Des scientifiques américains ont interposé des atomes de cuivre zérovalents entre les couches d’une hétérostructure bidimensionnelle constituée de séléniure de germanium et de sulfate d’étain. Grâce à l’ajustement de ses propriétés, le matériau permet de capter l’énergie des photons, généralement perdue sur les cellules photovoltaïques classiques, et de dépasser la limite théorique de Shockley-Queisser. Ce dernier fixe le rendement de conversion maximal d’une cellule photovoltaïque à 33,7 %. Cependant, le matériau conçu par les chercheurs de l’Université de Lehigh peut convertir environ 63 % des rayons du soleil en énergie.

Encore en phase de recherche et développement

Chinedu Ekuma a décidé de développer le prototype de la couche active, après avoir obtenu d’excellents résultats lors de la modélisation informatique du dispositif. Pour l’instant, le matériel créé par l’enseignant et Srihari Kastuar, doctorant à l’université de Lehigh, n’en est qu’à la phase de conception et aucune date n’a été communiquée concernant sa commercialisation. Son intégration dans les appareils existants nécessiterait encore des travaux de recherche et développement. Cependant, selon Ékuma, les techniques expérimentales permettant d’utiliser les « espaces de Van der Walls » pour insérer des atomes ou des molécules dans des matériaux sont désormais maîtrisées par de nombreux scientifiques. Plus d’informations sur cette étude scientifique. Pensez-vous que nous verrons un jour des panneaux solaires avec une telle efficacité ? Je vous invite à nous donner votre avis, vos commentaires ou à signaler une erreur dans le texte, cliquez ici pour poster un commentaire.