Les cellules solaires à pérovskite repoussent les limites de l'efficacité. Exploiter leur potentiel sera difficile.

La technologie solaire émergente promet de réduire les coûts énergétiques pour la transition des États-Unis et de l'Europe vers les énergies renouvelables, mais des obstacles subsistent pour une adoption généralisée.

Le fabricant de cellules solaires Oxford PV a déclaré la semaine dernière que son usine avait établi un record pour une cellule solaire de taille commerciale qui convertissait 28,6 % de la lumière du soleil en électricité, par rapport aux cellules conventionnelles offrant jusqu'à 24 %. Le même jour, le géant solaire chinois LONGi a déclaré avoir atteint un taux de conversion de 31,8 % sur une cellule de recherche. Une efficacité plus élevée, mesurée par le nombre de photons du Soleil transformés en watts, réduit le coût de production de l'énergie solaire.

Issue de l'Université d'Oxford, Oxford PV fait partie de plusieurs sociétés solaires occidentales, dont Evolar et Saule Technologies, acquises par First Solar, qui font progresser l'efficacité grâce à des minéraux cristallins appelés pérovskites qui peuvent améliorer l'efficacité du silicium présent dans les panneaux d'aujourd'hui. La technologie d'Oxford PV, qui n'a pas atteint l'échelle commerciale, applique une fine couche de pérovskites sur une cellule solaire en silicium avant de l'assembler dans un panneau. En théorie, ces cellules dites tandem pourraient atteindre 43 % d'efficacité contre 29 % pour le silicium.

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"Le silicium a atteint un mur", a déclaré Chris Case, directeur de la technologie d'Oxford PV. "Ce matériau pérovskite a fait en une décennie ce que le silicium a mis deux à trois décennies à faire."

Dans son usine de Brandebourg, en Allemagne, Oxford PV a déclaré fabriquer des cellules avec un rendement moyen de 27 % et s'attendre à ce que le rendement s'améliore d'environ 1 point de pourcentage par an. L'usine est petite, avec une capacité annuelle de 100 mégawatts, mais peut être agrandie et Oxford PV a l'ambition d'augmenter la production en 2024. Elle travaille avec des fabricants de panneaux pour obtenir des certifications de l'industrie afin de pouvoir commencer les ventes l'année prochaine.

Les panneaux solaires à pérovskite pourraient atteindre la commercialisation au cours de cette décennie grâce à une expansion des investissements solaires stimulée par l'aide gouvernementale des États-Unis et de l'Europe, selon les analystes solaires. Des panneaux plus efficaces faciliteraient la transition mondiale vers les énergies renouvelables car ils ont besoin de moins d'espace sur le toit et de moins de terrain pour fournir de l'électricité. D'ici 2030, le monde doit disposer de plus de 5 000 gigawatts de capacité solaire pour être sur la bonne voie pour atteindre zéro émission nette de gaz à effet de serre d'ici 2050, contre environ 885 gigawatts en 2021, selon l'Agence internationale de l'énergie.

Les progrès de la technologie solaire arrivent alors que les États-Unis et l'Europe s'efforcent de renforcer la capacité de fabrication afin de réduire la dépendance à l'égard de la Chine, qui fournit la majorité des panneaux du monde. La Chine domine plus de 80% de la fabrication mondiale de panneaux solaires, selon l'Agence internationale de l'énergie. La Chine s'est taillée une place en grande partie grâce aux investissements gouvernementaux précoces, à une stratégie axée sur l'exportation et à des coûts de main-d'œuvre bon marché.

Les panneaux solaires en pérovskite pourraient bien s'intégrer dans la fabrication que les pays occidentaux construisent pour développer les énergies renouvelables, selon les analystes solaires, mais ils avertissent que de nouveaux types de technologie solaire sont apparus et ont disparu dans le passé. Bien que les panneaux de pérovskite aient un coût initial de fabrication plus élevé, ils peuvent attirer les clients en offrant un prix inférieur pour l'énergie et en nécessitant moins d'espace.

"Il sera difficile pour les États-Unis ou l'Europe de concurrencer les entreprises basées en Chine uniquement sur le plan des coûts, donc un produit offrant des performances haut de gamme à un coût plus élevé pourrait bien s'intégrer", a déclaré Martin Green, professeur d'ingénierie à l'Université de New South. Pays de Galles.

Pourtant, il a déclaré que la Chine travaillait sur la même technologie et que les inquiétudes concernant la durabilité de la pérovskite l'avaient empêchée de décoller. Les fabricants de pérovskite doivent prouver que les panneaux auront une durée de vie de 25 à 30 ans, ce qui est la norme de l'industrie. Les tests ont montré que les cellules se dégradent rapidement en quelques mois, a déclaré Green.

En réponse, Oxford PV's Case a déclaré que la société avait conçu ses cellules pour atteindre ou dépasser une durée de vie de 25 ans, prouvée par l'étude de modules grandeur nature dans des environnements extérieurs pendant plus de trois ans et des tests qui prédisent la stabilité à long terme. En attendant la certification, il a déclaré que la société avait partagé des données lors de conférences de l'industrie et travaillait avec l'Institut Fraunhofer pour les systèmes d'énergie solaire ISE pour développer des tests pour la technologie tandem car il n'y a pas de norme industrielle convenue.

"La conversation sur la dégradation est ancienne, datant des premiers jours de la technologie solaire pérovskite", a déclaré Case.

La technologie pérovskite est impressionnante, mais des recherches supplémentaires sur sa durabilité et sa fiabilité sont nécessaires pour ouvrir la voie à son utilisation dans les centrales solaires à grande échelle, a déclaré Diego Diaz, responsable mondial de la technologie et des entreprises chez le géant des énergies renouvelables Iberdrola. Même sans pérovskite, il a déclaré que l'industrie solaire devrait déjà réduire le coût de son électricité produite de 30 % d'ici 2030, en grande partie parce que le silicium traditionnel réalise des gains d'efficacité d'environ un demi-point de pourcentage par an.

"Le solaire est déjà compétitif et le sera encore plus dans tous les cas, même si la technologie annoncée n'atteint pas le statut commercial", a déclaré Diaz.

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