Dans une logique réduction des énergies fossiles, nous observons un fort développement de l’exploitation de l’énergie solaire notamment avec l’utilisation des panneaux photovoltaïques qui font désormais partie intégrante de notre paysage énergétique. Dans cette brève, nous allons voir comment cette technologie fonctionne et continue à être au cœur des sujets de recherche et d’innovation.
Le phénomène photovoltaïque
Cette technologie de panneaux solaires repose sur un phénomène particulier appelé effet photovoltaïque. Il s’agit d’une propriété de certains matériaux permettant de convertir la lumière en électricité. Les photons lumineux (émis par le soleil) sont absorbés par le matériau engendrant ainsi un mouvement d’électrons et donc un courant électrique. Pour la petite histoire, ce phénomène particulier a été découvert par un physicien français, Edmond Becquerel, en 1839.
Un assemblage de matériaux
Les panneaux photovoltaïques sont des dispositifs électroniques, comprenant des modules qui sont eux-mêmes composés de cellules solaires. Ces dernières permettent la conversion de l’énergie lumineuse en énergie électrique. Pour fonctionner, une cellule photovoltaïque (PV) repose sur un assemblage de plusieurs matériaux. Ces matériaux semi-conducteurs sont assemblés en couches dopées positivement ou négativement pour former une jonction avec un champ électrique. C’est l’énergie des photons issus du soleil qui permet un transfert d’électrons à travers la jonction créant ainsi un courant électrique. Le matériau semi-conducteur le plus utilisé pour ces cellules PV est le silicium. Il est notamment utilisé, car il est possible de modifier légèrement sa composition chimique en le dopant pour optimiser les propriétés électriques. C’est aussi un des éléments les plus abondants dans la croûte terrestre.
Une nouvelle génération
Actuellement, les chercheurs travaillent sur le développement de nouvelles technologies de cellules comme les cellules solaires à pérovskites. Une des pistes de solutions développées est un composé métallo-organique souple qu’on peut déposer sur une cellule PV classique pour obtenir une cellule Tandem. Ce composé à base de pérovskite capte une longueur d’onde différente du silicium et devrait permettre un meilleur rendement. Ces cellules peuvent donc être combinées aux cellules de silicium existantes pour atteindre des performances et une durée de vie plus élevées. C’est une technologie qui est encore en cours de développement pour améliorer la stabilité et l’efficacité des panneaux solaires. Il existe aujourd’hui différentes pistes de recherche prometteuses en vue d’améliorer les performances des panneaux PV.
Une solution en développement
L'utilisation généralisée des panneaux photovoltaïques a considérablement augmenté au cours des dernières décennies en raison de leur caractère renouvelable et de leur contribution à la réduction des émissions de gaz à effet de serre. Ces panneaux sont devenus une solution attractive pour la production d'énergie décarbonée. Des avancées constantes dans la technologie des cellules solaires visent à atteindre des rendements plus élevés (autour de 30%) et des coûts de production plus bas, rendant l'énergie solaire de plus en plus compétitive par rapport aux sources d'énergie traditionnelles.
Cependant, des défis importants persistent comme l’intermittence de la production ou encore la nécessité de stocker l’énergie. Les recherches continuent en vue d’améliorer le rendement et de développer des réponses à ces problématiques.
