Des chercheurs du MIT (Massachusetts Institute of Technology) sont parvenus à améliorer le rendement d’une cellule photovoltaïque grâce à l’association de matériaux innovants composés de cristaux nanophotoniques et de nanotubes de carbone. Il devient ainsi possible de transformer la chaleur solaire en rayonnement efficace pour la cellule photovoltaïque. Habitat EnR, spécialiste des énergies renouvelables, revient sur cette innovation intéressante.
Pourquoi cette innovation est-elle si importante ?
Bien que les panneaux photovoltaïques constituent une solution d’avenir certaine dans le domaine des énergies renouvelables, cette technologie est confrontée aux limites physiques des semi-conducteurs qui sont couramment utilisés dans la conception des panneaux. Dans les années 1960, les scientifiques ont établi la limite de Shockley-Queisser. Cette dernière fixe l’efficience de conversion maximale de l’énergie solaire en énergie électrique à partir de cellules solaires conçues avec des semi-conducteurs. Ainsi, il a été établi que le rendement d’une cellule à une couche de silicium ne pouvait dépasser les 32%.
Le but des chercheurs du MIT était donc de dépasser cette limite en convertissant, tout d’abord, la lumière du soleil en chaleur avant de la transformer en électricité. Ils viennent d’ailleurs de réussir.
Comment fonctionne cette nouvelle technologie ?
La technologie développée par les chercheurs du MIT est appelée « solaire thermophotovoltaïque ». L’objectif est d’étendre le spectre des longueurs d’onde que le semi-conducteur est capable d’absorber afin de produire plus d’électricité. Les recherches montrent que, grâce à cette technique, il est possible de doubler l’efficacité des cellules solaires et donc de produire deux fois plus d’électricité que des panneaux classiques.
Le principe est le suivant : la lumière et la chaleur du soleil sont absorbées par un matériau innovant qui est capable d’émettre, en réponse, des rayonnements thermiques qui améliorent l’absorption par la cellule photovoltaïque.
Ainsi, les scientifiques ont développé des technologies inédites et totalement innovantes : des cristaux nanophotoniques et des nanotubes de carbone. Ces derniers permettent d’assurer une absorption optimale du spectre de la lumière du soleil. Tous les photons sont ainsi transformés en chaleur qui permet de chauffer les cristaux nanophotoniques à une température proche de 1000 °C. Ainsi stimulés, ils émettent à une longueur d’onde précise afin de maximiser le rendement de la cellule photovoltaïque.
Toujours selon les chercheurs, cette nouvelle technologie aurait aussi l’intérêt de rendre possible la production d’électricité par les panneaux solaires même par temps de pluie ou nuageux, s’il est branché à un système de stockage de la chaleur. Selon l’avis d’Habitat EnR, cette innovation pourrait être très avantageuses pour l’habitat puisqu’elle permettrait de combler les légers inconvénients des panneaux solaires classiques.