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Au cours des dernières décennies, les cellules solaires ont connu d'importants progrès en termes d'efficacité, de coût et de fiabilité. Ces avancées sont principalement dues aux progrès de la recherche et du développement dans le domaine des matériaux et de la fabrication.
Les cellules solaires traditionnelles, également appelées cellules solaires en silicium, sont toujours les plus couramment utilisées en raison de leur efficacité élevée et de leur coût relativement bas. Cependant, les recherches se poursuivent activement pour améliorer encore leur efficacité et réduire leurs coûts. L'une des approches les plus prometteuses consiste à utiliser des matériaux à couche mince tels que le silicium amorphe, le CdTe et le CIGS.
Ces matériaux à couche mince présentent plusieurs avantages par rapport aux cellules en silicium traditionnelles. Tout d'abord, ils peuvent être produits à moindre coût car ils nécessitent moins de matières premières. En outre, les cellules à couche mince peuvent être fabriquées à l'aide de processus de rouleau à rouleau, semblables à la manière dont les journaux sont imprimés, ce qui rend la production de masse plus rapide et plus efficace. En outre, les cellules à couche mince peuvent être rendues flexibles, transparentes ou même semi-transparentes, ce qui ouvre de nouvelles possibilités d'intégration des cellules solaires dans les bâtiments, les fenêtres et d'autres facteurs de forme inhabituels.
Le séléniure de cuivre, d'indium et de gallium (CIGS) est un matériau à couche mince prometteur, qui a démontré des niveaux d'efficacité élevés et une bonne stabilité. Les cellules CIGS peuvent être fabriquées à l'aide de diverses méthodes, notamment le dépôt sous vide, la galvanoplastie et l'impression. Cette polyvalence permet une large gamme d'échelles de fabrication, des laboratoires à petite échelle aux usines à grande échelle. En outre, les cellules CIGS ont un coefficient d'absorption élevé, ce qui signifie qu'elles peuvent capter plus de lumière solaire même avec une couche mince, ce qui réduit encore le coût des matériaux.
Un autre développement prometteur dans la technologie des cellules solaires est l'utilisation de matériaux pérovskites. Les pérovskites sont une famille de structures cristallines aux propriétés électriques uniques, ce qui les rend idéales pour les cellules solaires. Les cellules solaires à pérovskite ont atteint des rendements remarquablement élevés en peu de temps, rivalisant avec ceux des cellules au silicium et des cellules à couche mince. En outre, les pérovskites peuvent être traitées à partir d'une solution à basse température, ce qui réduit leur coût de fabrication et leur impact sur l'environnement.
Cependant, les cellules pérovskites sont encore confrontées à des défis liés à leur stabilité à long terme et à leur toxicité. L'utilisation de plomb dans certaines formulations de pérovskites soulève des inquiétudes quant à leur impact sur l'environnement et leur sécurité. En outre, les cellules pérovskites ont tendance à se dégrader sous l'effet de la chaleur et de l'humidité, ce qui limite leur durée de vie et leur fiabilité. Les chercheurs travaillent activement à la résolution de ces problèmes en développant des pérovskites sans plomb, en améliorant les techniques d'encapsulation et en optimisant l'architecture des cellules.
En conclusion, les progrès réalisés en matière d'efficacité des cellules solaires ont été impressionnants, grâce au développement de nouveaux matériaux et de nouvelles méthodes de fabrication. Les cellules à couche mince et les cellules à pérovskite offrent des alternatives prometteuses aux cellules traditionnelles au silicium, avec des coûts plus faibles, une plus grande polyvalence et de meilleures performances. Au fur et à mesure que la recherche se poursuit, nous pouvons nous attendre à voir encore plus d'innovations et de percées dans la technologie des cellules solaires, ce qui nous rapprochera d'un avenir énergétique durable et renouvelable.