Des piles solaires hautement efficaces et économiques
Les panneaux photovoltaïques (PV) à base de silicium (Si) sont de plus en plus nombreux sur les toits et dans les fermes solaires en Europe mais leur adoption à grande échelle est entravée par les coûts et les limites au niveau de l'efficacité. Le projet NANOPV («Nanomaterials and nanotechnology for advanced photovoltaics»), financé par l'UE, a abordé les goulots d'étranglement actuels dans la production avec les processus de grande échelle et les équipements pour la production de PV à partir de nanomatériaux. Le consortium a étudié une grande variété de matériaux à partir de points quantiques zéro-dimensionnels, de nanocristaux et de nanoparticules, jusqu'aux nanofils et nanotiges à 1D et même des nanocouches 2D ultrafines. Outre le développement des matériaux pour améliorer l'efficacité, les scientifiques ont développé des processus à grande échelle et des équipements pour une intégration dans des lignes de production pilotes et industrielles. Les nanomatériaux peuvent considérablement améliorer les efficacités en utilisant mieux le spectre électromagnétique, en profitant d'une plus large gamme de longueurs d'onde disponibles. L'objectif était plus de 20 % d'efficacité de conversion énergétique pour les appareils de Si en plaquettes et plus de 15 % pour les piles solaires de Si à film fin épitaxial. Les scientifiques ont également évalué les piles solaires abordables produites entièrement à base de nanomatériaux. De la cinquantaine de matériaux testés, 9 ont été intégrés dans des appareils Si basés sur des plaquettes et 11 dans des piles solaires Si à film fin. Dans certains cas, une meilleure efficacité de la conversion a été observée. Une base de données des candidats les plus prometteurs a été créée et plusieurs ont été sélectionnés pour être optimisés au sein du projet. Par exemple, l'équipe a optimisé la fabrication de piles solaires avec structures nanofils/nanotiges Si. Cela a donné des piles solaires à film fin d'une grande efficacité (10 %) pouvant être produites à l'échelle industrielle de manière rentable. En outre, l'intégration de nanocouches de Si dans les structures de piles solaires de Si a donné une grande efficacité de conversion tant pour les architectures en plaquettes (> 20 %) que les architectures à film fin épitaxiales (~ 15 %). NANOPV a démontré la faisabilité des appareils PV hautement efficaces et abordables à l'aide de nanomatériaux. Le projet a contribué au développement d'un approvisionnement énergétique sûr, économique et durable avec des technologies qui améliorent la position de compétitivité de l'UE dans un marché à la recherche d'une grande percée.
Mots‑clés
Piles solaires, silicium, photovoltaïque, nanomatériaux, nanofils, nanotiges
