Energie solaire

L'énergie solaire sous tous les angles
(src : Rensselaer Polytechnic Institute)
L'angle de captation de la lumière solaire constitue l'un des obstacles majeurs à l'efficacité des panneaux solaires photovoltaïques. Un problème que pensent avoir résolu des chercheurs de l'Institut Polytechnique de Rensselaer (New York).
L'équipe de chercheurs annonce avoir mis au point un nouveau revêtement antireflet, qui accroît significativement la quantité de lumière captée par des panneaux solaires, et ce, sous n'importe quel angle.
"Pour obtenir le maximum d'efficacité lors de la conversion de l'énergie solaire en électricité, vous avez besoin d'un panneau solaire qui peut absorber presque chaque photon de lumière, quelle que soit la position du soleil dans le ciel", explique Shawn-Yu Lin, professeur de physique à l'Institut Rensselaer et directeur du projet de recherche. "Notre nouveau revêtement antireflet le permet."
Une cellule solaire non traitée absorbe généralement 67,4% de la lumière du soleil qui l'atteint. En d'autres termes, c'est près d'un tiers de la lumière qui est refletée, et donc non exploitée. Un obstacle à la rentabilité des panneaux solaires, et donc à leur généralisation, esitment les chercheurs.
En revanche, après traitement de la surface de silicium avec le revêtement nanoscopique de Lin, le matériau absorbe 96,1 % de la lumière. Ce gain concerne l'ensemble du spectre solaire depuis les UV jusqu'aux infrarouges.
Et ce n'est pas tout : ce revêtement permet de résoudre le délicat problème de l'angle de captation. La plupart des surfaces et des revêtements sont conçus pour absorber la lumière sous un angle spécifique. A ce jour, seul le déplacement des panneaux solaires en fonction de la position du soleil, àla manière d'un tournseol, permet de pallier à cet inconvénient, mais au prix d'un coût énergétique et de maintenance élevé.
La découverte de Lin pourrait rendre obsolètes ces solutions, en absorbant la lumière de façon uniforme sous n'importe quel angle. Cela signifie qu'un panneau solaire stationnaire traité avec son revêtement absorberait 96,1 % de la lumière quelle que soit la position du soleil.
Le revêtement empile 7 couches l'une sur l'autre, de manière à ce que chacune renforce les propriétés antireflets de la couche inférieure. Ces couches additionnelles contribuent également à "plier" le flux lumineux, à un angle qui augmente les propriétés antireflets du revêtement. Chaque couche, transmet la lumière tout en aidant à capturer la lumière qui aurait été refletée par les couches inférieures.
Ces sept couches, d'une hauteur de 50 nanomètres sur 100, sont constituées de dioxyde de silicium et de batonnets de dioxyde de titane, positionnés avec un angle oblique. Chaque couche ressemble à une forêt dense, où la lumière serait capturée entre les arbres, décrivent les chercheurs (voir photo). Lin estime que le nouveau revêtement peut être appliqué sur presque n'importe quel matériau photovoltaïque, y compris sur des les cellules à multijonction ou au tellurure de cadmium.
Les résultats de leurs recherches sont exposés dans le document intitulé "“Realization of a Near Perfect Antireflection Coating for Silicon Solar Energy", publié cette semine dans la revue Optics Letters.
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