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Du photovoltaïque entièrement noir ?

Du photovoltaïque entièrement noir ?

Du photovoltaïque entièrement noir ? 478 269 Sébastien BAGES

Les scientifiques de l’entreprise Natcore Technology, en utilisant de simples procédés de bain de liquide, ont créé une surface noire sur une plaquette de silicium avec une réflectance moyenne dans la région visible et proche infrarouge, du spectre solaire, de 0,3%. Le composé devient la surface de silicium photovoltaïque la “plus noire” jamais fabriquée. En comparaison avec les cellules standard d’aujourd’hui, ce nouveau système représente une réduction par dix de la réflectance, qui est la source d’environ 80% de la puissance utile pouvant être tirée de la lumière du soleil.


La couleur noire résultante du silicium noir permet l’absence quasi-totale de la lumière réfléchie par la surface de la plaquette poreuse. Avec les cellules solaires, la “noirceur” est hautement souhaitable, car elle indique que la lumière est absorbée permettant une haute conversion en énergie plutôt que d’être réfléchie et donc gaspillée.

Quantitativement, la réflectance est la proportion de la lumière frappant une surface qui est réfléchie par elle. Ainsi une réflectance de 0,3% signifie que seulement 0,3% de la lumière incidente est réfléchie par la surface de la cellule solaire, tandis que 99,7% est absorbée par la cellule et est disponible pour la conversion en énergie électrique.

Le décuplement de réduction de la réflectance voudrait dire que jusqu’à 3% en plus de lumière utilisable pénétrerait dans la cellule, ce qui augmente l’efficacité des cellules proportionnellement.

Mais des avantages supplémentaires peuvent être dérivés du silicium noir. Un panneau composé de cellules solaires en silicium noir va produire beaucoup plus d’énergie quotidiennement que ne le ferait un panneau fabriqué à partir de cellules normalisés antireflets. Tout d’abord, parce qu’il reflétera moins la lumière, deuxièmement parce qu’il fonctionne mieux pendant les heures matinales et l’après-midi même si le soleil a un angle assez fort. On peut ajouter qu’il surpasse également les panneaux de cellules standard par temps nuageux.

D’après Natcore, son système breveté fournirait une puissance plus haute et plus stable en sortie et aurait un coût beaucoup moins élevé avec une production plus aisée que le panneau conventionnel.

Natcore présente son procédé : « tout a commencé par une plaquette de silicium non couchée, texturée, qui avait une réflectance moyenne d’environ 8%, ce qui lui donne un aspect tacheté de gris. Tout d’abord, des pores nanométriques ont été gravées à la surface de la plaquette en la submergeant pendant quelques minutes dans une solution liquide à température ambiante. Ensuite, en utilisant le processus du dépôt de la phase liquide (LPD) que nous avons développé, les scientifiques remplissent les pores et puis les enduisent avec du dioxyde de silicium. Cette étape combinant à la fois couchée et passive, permet d’abaisser le facteur de réflexion. Après que les traitements de surface aient été achevés, les plaquettes ont été envoyées aux centres de recherche du State of Ohio’s Photovoltaic Research et au Centre de Développement de l’Université de Toledo, où la réflectance a été mesurée ».


Natcore a conduit récemment la dernière étape visant à améliorer le rendement des cellules solaires. Les cellules classiques, avec des revêtements antireflets conçus par le biais d’un processus de dépôt chimique en phase vapeur nécessitant un four sous vide à haute température et l’utilisation de gaz dangereux, ont une réflectance d’environ 4%.

Avec le silicium noir, le département américain du NREL (Energy’s National Renewable Energy Laboratory) a abaissé ce nombre en dessous de 2%.

Aujourd’hui, la technologie Natcore permet une réduction à 0,3%, ou quasi-nul. « Le noir absolu est à la lumière réfléchie ce que le zéro absolu est à la chaleur », explique le Dr Dennis Flood, directeur du pôle technologie à Natcore. « Et se rapprocher du zéro avec un processus de réflexion que nous pouvons utiliser pour la production de cellules solaires commerciales est tout simplement incroyable ».

Natcore s’est vu récemment accorder une licence exclusive par le NREL pour développer et commercialiser une gamme de produits de silicium noir basé sur les brevets NREL. L’accomplissement de la réflectance Natcore est venu aussi naturellement d’une partie de son travail associé à cette licence.

« Nous travaillons déjà avec deux fabricants de matériel pour concevoir un outil de production », explique le président et directeur général de Natcore, Chuck Provini. « L’outil ferait 2.000 plaquettes de silicium noir à l’heure. Nous allons établir les autres paramètres dans notre laboratoire. Lorsque la conception sera terminée, nous allons prendre les commandes de l’outil. Nous avons déjà commencé à parler avec des clients potentiels en Italie, en Chine et en Inde ».

« Cette dernière réalisation renforce notre position en tant que fournisseur unique de la meilleure technologie de contrôle anti-reflets, à la disposition des fabricants de cellules solaires en silicium », ajoute Provini.

William Farris, vice-président du NREL dans la commercialisation & le transfert technologique, dit : « le NREL a une longue histoire de collaboration avec les entreprises pour permettre de distribuer les technologies des énergies renouvelables sur le marché. Nous sommes heureux et encourageons la réussite Natcore ».


Citations : Natcore Technology via ABCNews
Crédit image : Natcore Technology

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Sébastien BAGES
About the author

Sébastien BAGES

Plus de trois années de travail passionné sur Civilisation 2.0 Actus, et fondateur de l'association Civilisation 2.0, je mets à contribution mon expertise de veille technique et scientifique, mon analyse de chef de projet, mon engouement pour la science et ses outils, et mon expérience dans le développement stratégique afin d'offrir à tous ce qui en résulte.

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