Le rayonnement solaire est constitué d'un spectre bien plus large que ce que l'oeil peut voir : un coup de soleil est causé par le rayonnement UV invisible, tandis que le rayonnement infrarouge invisible aussi peut être ressenti par de la chaleur sur la peau. Les cellules solaires "voient", elles aussi, seulement une partie du rayonnement solaire : pour les cellules en silicium, environ 20% de l'énergie du spectre solaire est perdue, car les cellules ne peuvent utiliser qu'une partie du rayonnement infrarouge pour la production d'électricité.

Des chercheurs de l'Institut Fraunhofer pour les systèmes énergétiques solaires (ISE, Fribourg-en-Brisgau, Bade-Wurtemberg) ont, en partenariat avec leurs collègues de l'Université de Berne (Suisse) et de l'Université Heriot-Watt à Edimbourg (Ecosse), pour la première fois, utilisé dans la pratique une partie de ce rayonnement en utilisant un convertisseur à grande puissance. La technologie, qui convertit l'infrarouge en lumière utilisable, est connue depuis les années 1960. Cependant, elle n'est examinée en conjonction avec des cellules solaires que depuis 1996. "Nous avons réussi à optimiser les cellules solaires et le convertisseur de façon à atteindre le plus grand gain d'efficacité jusqu'à présent", a déclaré Stefan Fischer, scientifique à l'ISE. Le potentiel est important : les cellules solaires en silicium convertissent théoriquement environ 30% de la lumière du soleil qu'elles reçoivent en électricité. Les convertisseurs à grande puissance pourraient permettre d'augmenter cette part à 40%.

Comment le convertisseur parvient-il à utiliser la lumière infrarouge pour la cellule solaire ? Lorsque les rayons du soleil arrivent sur la cellule, celle-ci absorbe la lumière visible et le proche infrarouge. La majorité de la composante infrarouge n'est cependant pas absorbée et passe à travers la cellule. Sur la face arrière, cette composante arrive sur le convertisseur à grande puissance - essentiellement une poudre microcristalline de fluorure de sodium et d'yttrium enchâssée dans un polymère. Dans cette étude, une partie de l'yttrium a été remplacée par l'élément erbium optiquement actif, qui est, in fine, responsable de la conversion.

Lorsque la lumière arrive sur ce convertisseur, cela excite les ions erbium et les placent dans un état d'énergie supérieur. Le retour à des niveaux d'énergie inférieurs s'accompagne d'émission de lumière, que la cellule solaire est capable de "voir" et d'utiliser.

Pour utiliser un tel convertisseur à grande puissance, les chercheurs ont dû optimiser les cellules solaires. Celles-ci sont généralement vaporisées sur la face arrière avec du métal de sorte que le courant peut sortir des cellules solaires - aucune lumière ne peut donc passer à travers. "Nous avons revêtu les cellules solaires avec des grilles métalliques sur les deux faces, afin que la lumière infrarouge passe à travers la cellule solaire. En outre, la lumière peut être ainsi utilisée depuis les deux faces ; on parle alors d'une cellule biface", explique M. Fischer. L'avant et l'arrière de la cellule solaire ont été équipés de revêtements anti-réfléchissants spéciaux. Ceux-ci permettent une réduction de la réflexion de la lumière et assurent que la cellule absorbe autant de lumière possible. "Nous avons optimisé les couches antireflets, pour la première fois également, de l'arrière de la cellule solaire. Cela pourrait accroître l'efficacité des modules et augmenter leur production d'énergie. De premières entreprises essaient d'ores et déjà de réaliser ceci en utilisant les cellules solaires des deux côtés", conclut M. Fischer.
                

Pour en savoir plus, contacts :
    
Stefan Fischer, chercheur à l'Institut Fraunhofer pour les systèmes énergétiques solaires (ISE) - tél. : +49 761 4588 5955 - email : Cette adresse e-mail est protégée contre les robots spammeurs. Vous devez activer le JavaScript pour la visualiser.
 
Sources :


Rédacteurs :
    
Hélène Benveniste, Cette adresse e-mail est protégée contre les robots spammeurs. Vous devez activer le JavaScript pour la visualiser. - http://www.science-allemagne.fr/


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