FIAT LUX ! Record battu pour une cellule solaire franco-allemande
46 % de la lumière convertie en électricité, record mondial pour une cellule solaire
Ce capteur solaire de l’extrême a été conçu par des Français et des Allemands. Il pourrait être utilisé dans les gigantesques « fermes solaires » des régions bénéficiant d’un large ensoleillement.
PAS MIEUX. L’Europe, championne du monde. Le vieux continent confirme sa première place dans un domaine enviable, celui de la conversion de la lumière en électricité. Le seuil était de 44,7%, il vient de passer à 46%. Ce taux a été atteint par une cellule solaire développée conjointement par le CEA-Leti, l’entreprise française Soitec (à l’origine une émanation, justement, du CEA) et l’Institut Fraunhofer pour les Systèmes Energétiques Solaires (ISE) en Allemagne.
Des semi-conducteurs avec un meilleur rendement que le silicium
Contrairement à ces panneaux photovoltaïques qui recouvrent les toits des maisons écolos, la cellule solaire de tous les records n’est pas fabriquée en silicium. « Nous utilisons d’autres semi-conducteurs, des matériaux dits III-V », commente Thomas Signamarcheix, responsable du labo des substrats avancés du CEA-Leti. Comprenez des éléments chimiques classés dans les 3e et 5e colonnes du tableau périodique de Mendeleïev. Leur avantage : « Ils ont un rendement meilleur que le silicium », reprend le chercheur français.
« JONCTIONS ». Ainsi, le capteur solaire ayant atteint le taux de conversion de 46% est constitué d’un empilement de plusieurs couches – ou « jonctions » – dont chacune réagit à la lumière dans une certaine longueur d’onde. « Imaginez des briques de Lego vert, rouge et bleu. Nos jonctions sont de même, chacune convertissant en électricité qui la lumière verte, qui la rouge, qui la bleue », reprend Thomas Signamarcheix.
« Pas un mouton à 5 pattes »
Reste une question : ce record de 46 % restera-t-il confiné aux quatre murs du laboratoire ? « Non. Car la cellule solaire qui a produit ce taux de conversion n’est en rien un mouton à 5 pattes. Elle a au contraire été fabriquée à l’aide d’une technologie – consistant à coller les couches les unes sur les autres par de l’adhésion moléculaire – parfaitement maîtrisée par l’industrie depuis 20 ans, et notamment par l’entreprise Soitec, même si c’était dans le cadre d’autres applications ».
« FERMES SOLAIRES ». Le dispositif aux semi-conducteurs III-V doit donc pouvoir être utilisé par exemple dans les « fermes solaires », ces grandes centrales solaires installées dans les régions qui bénéficient d’un ensoleillement direct élevé. Mais l’intégration de ces dispositifs dans les systèmes photovoltaïques à concentration (CPV) s’accompagnera néanmoins d’une perte en rendement total, « d’où l’importance d’implémenter rapidement ces dispositifs dans des installations pilotes qui seront le seul moyen de valider ce gain » précise Thomas Signamarcheix.
Car les cellules à 46% y seront encapsulées, parmi d’autres composants, dans des systèmes photovoltaïques à concentration (CPV) – par exemple des lentilles qui concentrent la lumière du Soleil, 508 fois ! « Et il y a fatalement des pertes à chaque niveau des systèmes CPV. Ainsi les modules consistant en l’assemblage des dispositifs avec les lentilles présentent actuellement au mieux un rendement de 36,7%, explique le chercheur du CEA-Leti. Néanmoins, chaque électron gagné par la conversion du dispositif représentera toujours un gain pour ces systèmes de production d’énergie propre ». Déjà un sacré progrès par rapport aux 25% (au mieux) des bons vieux capteurs solaires en silicium
OLIVIER LASCAR pour :
IMAGE A LA UNE : A l’institut Fraunhofer, le capteur solaire ayant permis une conversion de 46% de la lumière en électricité. © Fraunhofer ISE/Photo Alexander Wekkeli