​Les cellules tandems pérovskite/silicium

C'est quoi ?

Une cellule photovoltaïque constituée d’une cellule silicium, pour convertir la partie moins énergétique du spectre solaire, et d’une cellule à base de pérovskite, qui est également un matériau semi-conducteur optimisé pour convertir la partie la plus énergétique du spectre solaire.

Les avantages

• Des matériaux pérovskites moins coûteux et sans risque de tension d’approvisionnement
• Des procédés de fabrication moins consommateurs d’énergie
• Un potentiel de rendement nettement plus élevé, avec une limite théorique au-delà de 40% (contre 29% pour le silicium)

Les défis à relever

• Industrialiser la méthode de dépôt de la couche pérovskite
• Démontrer un rendement suffisant sur des cellules de taille industrielle
• Améliorer la stabilité et la durabilité, car les pérovskites se dégradent vite, notamment en présence d’humidité
  
  

Degré de maturité

Industrialisation prévue dans les dix ans à venir.

Et pour la suite ?

Les chercheurs du CEA réfléchissent déjà aux cellules tandems pérovskite/pérovskite, sans silicium.

Les cellules photochromiques

C'est quoi ?

Des cellules sans silicium, mais contenant un composant coloré qui varie en opacité et en couleur selon le niveau d’illumination, comme certaines lunettes qui foncent au soleil.

Les avantages

• Des matériaux et des procédés de fabricationpeu coûteux
  
• Des performances peu affectées par l’orientation de l’installation
• Du photovoltaïque adapté aux besoins de l’architecture et qui peut s’intégrer facilement dans des vitres pour produire de l’énergie tout en offrant une protection lumineuse et thermique
  

 Les défis à relever

• Démontrer la stabilité de l’effet photochromique dans la durée
• Améliorer le rendement, pour l’instant bien moindre que le photovoltaïque classique
  
  
  

Degré de maturité

Pas avant une trentaine d’années
 

Et pour la suite?

Les chercheurs du CEA travaillent à de nouveaux colorants, plus faciles à produire et plus respectueux de l’environnement

Les cellules photovoltaïques (PV) organiques

C’est quoi?

Des cellules où le silicium et les composants de la couche active sont remplacés par des polymères ou de petites molécules issues
de la chimie organique.

 Les avantages

• Des matériaux organiques abondants, peu coûteux et faciles à recycler
• Un impact environnemental très faible
• Des cellules très flexibles, légères et aisément intégrables sur de nombreux objets

Les défis à relever

• Améliorer le rendement en conditions réelles, qui est pour l’instant autour de 19% en laboratoire
  

• Améliorer la stabilité et la durabilité, car ces systèmes sont très sensibles à l’oxygène, à l’eau et aux rayons UV
  

Degré de maturité

Encore très amont, mais certains laboratoires travaillent à des marchés spécialisés, comme les voiles de bateaux ou des panneaux
à enrouler autour des mâts d’éoliennes.

Les usages du solaire photovoltaïque

En France, l’objectif est de quasiment multiplier par 10 la puissance installée, pour atteindre 100 gigawatts en 2050. Cela nécessite de favoriser les installations, qu’il s’agisse de grandes centrales solaires,
de panneaux sur des toits résidentiels ou des bâtiments tertiaires, voire de panneaux flottants, de routes solaires ou d'agrivoltaïsme dans les champs.

La loi APER de 2023 facilite ainsi l'installation de panneaux solaires sur des terrains déjà artificialisés comme les parkings, les hangars, etc. Il faut profiter de toutes ces surfaces où il n’y a pas de concurrence d’usage !

Plusieurs projets testent des panneaux sur les routes ou sur les lacs, avec des interrogations sur l’usure. Des installations verticales peuvent aussi être intéressantes pour produire de l’énergie le matin et l’après-midi, au lieu de l’habituel pic de production à midi. La
plupart des modules sont aujourd’hui bifaces, c’est-à-dire qu’ils fournissent de l’énergie également sur leur face arrière. 

Cartographie des principaux usages.