Les cellules solaires à pérovskite sont très prometteuses : des rendements élevés, des coûts de production faibles et des possibilités d’utilisation flexibles. Mais peuvent-elles compléter, voire remplacer, le photovoltaïque classique au silicium ?
Qu’est-ce que les cellules solaires à pérovskite ?
Les cellules solaires à pérovskite sont une forme particulière de cellules solaires, fabriquées à partir de matériaux pérovskites. La pérovskite est un minéral possédant une structure cristalline spécifique et présente d’excellentes propriétés d’absorption de la lumière.
Avantages des cellules solaires à pérovskite
Les cellules solaires à pérovskite présentent de nombreux avantages. Parmi ceux-ci figurent notamment leurs faibles coûts de production. Par rapport aux cellules au silicium classiques, leur fabrication s’effectue à des températures nettement plus basses, ce qui réduit la consommation d’énergie et simplifie le processus de production. De plus, les matériaux utilisés peuvent être fabriqués à partir de matières premières relativement peu coûteuses. Cela conduit, à long terme, à une baisse des prix des modules.
Un autre avantage réside dans la flexibilité des applications. Les cellules solaires à pérovskite peuvent être imprimées sur des films minces, ce qui les rend très polyvalentes. Cela ouvre de nouvelles perspectives pour le photovoltaïque intégré au bâtiment, où les modules solaires sont directement incorporés dans les façades ou les toitures. Des fenêtres solaires, qui laissent passer la lumière tout en produisant de l’électricité, sont également possibles grâce à cette technologie. En outre, les cellules à pérovskite se prêtent à une intégration dans les véhicules.
Enfin, un autre avantage réside dans leur faible poids : en raison de leur structure mince, les cellules solaires à pérovskite sont nettement plus légères que les modules classiques. Elles conviennent ainsi aux constructions légères et aux applications où le poids joue un rôle important, notamment dans les domaines de l’architecture et des transports.
Inconvénients des cellules solaires à pérovskite
Malgré leur énorme potentiel, les cellules solaires à pérovskite font face à plusieurs défis. L’un des principaux problèmes concerne leur stabilité et leur durée de vie. Les matériaux de pérovskite, sensibles notamment à l’humidité et à l’oxygène, voient leur stabilité à long terme affectée. Comparée aux modules en silicium établis, leur durabilité reste pour l’instant limitée, raison pour laquelle la recherche se concentre actuellement sur l’amélioration de leur résistance.
Les aspects environnementaux doivent également être examinés de manière critique. De nombreuses cellules solaires à pérovskite contiennent du plomb qui, bien qu’en faibles quantités, pose un problème du point de vue écologique.
Un autre inconvénient réside dans la mise à l’échelle industrielle encore limitée. La production de masse en est encore à un stade précoce, et tant l’assurance qualité que la durabilité à long terme doivent être encore optimisées. Ce n’est qu’une fois ces défis relevés que la technologie pourra déployer tout son potentiel.
Enfin, l’ombrage constitue également un inconvénient. Les modules solaires à pérovskite présentent un comportement de tension variable lorsque certaines cellules sont à l’ombre. Cela peut entraîner une surchauffe et endommager certaines cellules.
Comment fonctionnent les cellules solaires à pérovskite ?
Les cellules solaires à pérovskite convertissent la lumière du soleil en énergie électrique grâce au semi-conducteur pérovskite, qui absorbe les photons lumineux. Cela excite les électrons et les libère de leur position dans le matériau, créant ainsi des électrons (chargés négativement) et des « trous » positifs. Des couches spécifiques permettent de séparer et de diriger ces charges, générant ainsi un courant électrique.
Quelle est la différence entre le silicium et la pérovskite ?
Les cellules solaires en silicium et à pérovskite diffèrent notamment par le matériau utilisé, le procédé de fabrication, la stabilité et le degré de maturité sur le marché.
Alors que les cellules classiques en silicium sont constituées de silicium cristallin et se présentent sous forme de plaquettes épaisses et rigides, les cellules à pérovskite reposent sur une structure cristalline spécifique. Cette structure peut être déposée en couche très mince sur différents supports. Cela permet de fabriquer les pérovskites à des températures plus basses, potentiellement à moindre coût, et sous des formes flexibles.
Une autre différence concerne le rendement. Les modules en silicium atteignent aujourd’hui de manière fiable des rendements de l’ordre de 17 à 23 %, tandis que les technologies à pérovskite peuvent déjà afficher des valeurs plus élevées en laboratoire et révéler encore davantage de potentiel sous forme de cellules tandem. Toutefois, les cellules en silicium sont nettement plus stables et offrent une durée de vie éprouvée de 25 à 30 ans. C’est pourquoi le silicium reste actuellement le standard établi sur le marché, tandis que la pérovskite est considérée comme une technologie d’avenir prometteuse, mais pas encore totalement mature.
Pourquoi les cellules solaires à pérovskite sont-elles si efficaces ?
Le rendement est un facteur clé en photovoltaïque et détermine l’efficacité d’une cellule. Les cellules solaires à pérovskite ont réalisé d’énormes progrès ces derniers mois. Dans ce que l’on appelle les cellules solaires tandem (association de silicium et de pérovskite), des rendements très élevés ont déjà été atteints.
Les cellules solaires à pérovskite sont-elles déjà disponibles sur le marché ?
Les cellules solaires à pérovskite ne sont pas encore prêtes pour une commercialisation à grande échelle. Cela devrait toutefois évoluer dans les prochaines années. Les premières applications existent déjà sous forme de cellules tandem associant silicium et pérovskite, mais elles ne sont pas destinées aux particuliers. La mise sur le marché dépend de plusieurs facteurs : la stabilité à long terme dans des conditions réelles, la capacité à produire à grande échelle, le respect des normes de sécurité et environnementales, ainsi que la réduction des coûts afin de rester compétitif face aux modules classiques en silicium.
Quand pourra-t-on acheter des cellules solaires à pérovskite ?
Les cellules solaires à pérovskite ne devraient être prêtes pour le marché que dans quelques années et ne sont actuellement pas disponibles sous forme de modules solaires standard pour les particuliers.
Quel est le coût des cellules solaires à pérovskite ?
Les cellules solaires à pérovskite sont actuellement encore coûteuses, principalement parce qu’elles ne sont pas encore prêtes pour une commercialisation à grande échelle. À l’avenir, elles pourraient toutefois devenir moins chères que les cellules solaires en silicium, grâce à des coûts de production potentiellement plus faibles.
Qui fabrique des cellules solaires à pérovskite ?
À l’heure actuelle, seules quelques entreprises fabriquent des cellules solaires à pérovskite. Parmi elles figure notamment l’entreprise Oxford PV, spécialisée dans les modules solaires tandem.
Modules solaires tandem et pérovskite
Dans un module solaire tandem, une cellule à pérovskite est déposée sur une cellule en silicium. Cela permet d’exploiter une plus large partie du spectre solaire, ce qui se traduit par une production d’électricité nettement plus élevée. Cette combinaison permet d’atteindre des rendements supérieurs à ceux des modules solaires classiques et offre ainsi la possibilité de produire davantage d’énergie sur une même surface.
La pérovskite dans la recherche
La recherche continue actuellement d’explorer des moyens d’utiliser la pérovskite de manière plus efficace. Récemment, une équipe de scientifiques de la ZHAW a ainsi ներկայաց un nouveau concept de cellules solaires à pérovskite. L’approche vise à remédier aux dommages causés aux cellules en cas d’ombrage, grâce à un dispositif de commutation électrique.
Conclusion : révolution ou évolution ?
Les cellules solaires à pérovskite ne sont pas qu’une simple tendance, mais une évolution sérieuse dans le secteur du photovoltaïque. Certes, des défis subsistent en matière de stabilité et d’impact environnemental, mais la recherche et l’augmentation des investissements témoignent du potentiel de cette technologie.
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