Cellules solaires à points quantiques surpassent l’efficacité du silicium

Les ingénieurs de l’UNIST en Corée du Sud ont considérablement amélioré l’efficacité de l’une des technologies de cellules solaires les plus prometteuses et émergentes, atteignant un record mondial d’efficacité de 18,1% dans les cellules solaires à points quantiques.

Les points quantiques sont de minuscules cristaux semi-conducteurs en forme de cercles, connus pour leur efficacité exceptionnelle dans l’absorption et l’émission de lumière. Leur taille peut être ajustée pour déterminer la couleur de la lumière avec laquelle ils interagissent, les rendant précieux dans les technologies d’affichage ou les applications de capteurs.

Les avantages uniques des points quantiques en termes d’efficacité, de rentabilité et de solutions pulvérisables

Cependant, leur application la plus prometteuse pourrait être dans les cellules solaires. Contrairement à la plupart des cellules solaires commerciales qui utilisent des matériaux en vrac pour la couche de collecte de lumière, où toute la surface absorbe les mêmes longueurs d’onde, les points quantiques offrent l’avantage d’utiliser plusieurs tailles ciblant différentes parties du spectre, améliorant ainsi l’efficacité potentielle. De plus, ils sont rentables, faciles à fabriquer et peuvent être transformés en une solution pulvérisable.

Dans l’étude récente, les chercheurs de l’UNIST ont apporté des ajustements pour affiner la technologie. Bien que les cellules solaires à points quantiques avec des matériaux organiques présentent l’efficacité théorique la plus élevée, elles ont tendance à être moins stables en plein soleil et dans des conditions météorologiques défavorables en raison de défauts, les rendant moins adaptées à une exposition prolongée au soleil. Pour résoudre ce problème, de telles cellules solaires sont généralement fabriquées avec des matériaux inorganiques ; cependant, cela compromet leur efficacité, comme l’ont noté les chercheurs.

L’équipe de l’UNIST a utilisé du pérovskite organique pour leurs points quantiques et a introduit une nouvelle méthode pour les ancrer à un substrat, permettant un arrangement plus proche des points. Cette amélioration a abouti à une efficacité record de 18,1%, dépassant le chiffre de 16,6% de 2020. Le National Renewable Energy Laboratory (NREL) a indépendamment vérifié et reconnu cette réalisation dans son tableau de comparaison d’efficacité en cours pour diverses technologies.

Les cellules solaires à points quantiques maintiennent leur efficacité sur des périodes prolongées et dans des conditions difficiles

De plus, la stabilité des nouvelles cellules solaires s’est nettement améliorée. Elles ont maintenu leur efficacité pendant 1 200 heures dans des conditions standard et 300 heures à une température élevée de 80 °C (176 °F). Même après deux ans de stockage, leurs performances sont restées constantes.

Bien que les cellules solaires à points quantiques aient encore une distance considérable à parcourir pour égaler l’utilisation généralisée des cellules solaires au silicium, en service depuis plus d’un demi-siècle et approchant de leur efficacité maximale théorique, les progrès rapides des points quantiques depuis leur introduction en laboratoire vers 2010 – passant d’une efficacité de moins de 4 % à celle actuelle – associés à des processus de fabrication rentables et simples, laissent entrevoir la possibilité de faire évoluer la technologie et d’étendre son application à une gamme plus large de surfaces.

---

Lisez l’article original sur : New Atlas

Pour en savoir plus : Batteries quantiques se rechargent en redéfinissant le temps