Par Lenny Tinker et Markus Beck
Des cellules solaires créées avec minéraux pérovskites peut être un outil important dans la course au déploiement de l’énergie propre aussi rapidement et à moindre coût que possible. Par rapport aux cellules d’énergie solaire fabriquées avec du silicium cristallin, qui sont le type le plus courant sur le marché aujourd’hui, la pérovskite a le potentiel d’une production beaucoup plus rapide. Cette nouvelle technologie photovoltaïque peut aider à diversifier la chaîne d’approvisionnement solaire et à réduire les coûts, mais seulement si nous surmontons d’abord les principaux obstacles technologiques..
Les cellules solaires à pérovskite ont montré un grand potentiel en laboratoire, mais plusieurs défis s’opposent à leur commercialisation. Comme le souligne le Bureau des technologies de l’énergie solaire (SETO) du Département américain de l’énergie dans un récent article revu par des pairschercheurs en pérovskite, ingénieurs et entreprises concentré sur son potentiel devraient tenir compte des leçons des efforts passés de commercialisation de l’énergie solaire et faire des investissements patients et prudents pour atteindre l’ampleur des progrès nécessaires au déploiement commercial.
Nous pouvons tirer des leçons importantes de l’histoire des cellules PV au séléniure de cuivre, d’indium et de gallium (CIGS). Les dispositifs CIGS étaient autrefois considérés comme un concurrent prometteur des cellules solaires au silicium traditionnelles, mais un manque de normalisation, d’évaluations économiques et de coopération entre les fabricants de panneaux a conduit à des attentes irréalistes parmi les investisseurs. Au début des années 2000, les premières faillites ont entraîné l’épuisement des investisseurs et le ralentissement de la commercialisation de la technologie CIGS.
Pour éviter des pièges similaires pour les cellules de pérovskite, il faut relever soigneusement et patiemment les défis techniques d’un processus de fabrication avant que la technologie ne soit mise à l’échelle.
Voici quatre façons dont SETO travaille pour surmonter les obstacles et stimuler l’innovation en vue du déploiement de cette technologie solaire prometteuse :
- Durabilité: L’eau et l’oxygène peuvent corroder et décomposer la perovskite PV. À rivaliser avec les technologies disponibles dans le commerce, perovskite PV doit pouvoir survivre au moins 20 ans à l’extérieur. Il doit être capable de résister à toutes sortes de changements climatiques et de température tout en convertissant l’énergie solaire en électricité avec au moins la même efficacité que les autres technologies photovoltaïques commerciales. Des tests en extérieur parallèlement à des recherches en laboratoire sont nécessaires pour mieux comprendre les types de dégradation les plus nocifs et les atténuer. SETO finance des projets de recherche et développement pour aider les modules PV en pérovskite à devenir plus durables.
- Efficacité à grande échelle: Alors que petit les cellules de pérovskite sont très efficaces, en ce sens qu’elles convertissent un plus grand pourcentage de l’énergie solaire en électricité que presque toutes les technologies à couches minces, cellules supérieures à 1 cm2 sont moins efficaces. Les cellules de pérovskite de toutes tailles doivent atteindre les objectifs de performance standard avant que la technologie puisse être mise à l’échelle. SETO coordonne les efforts de recherche des universités, des laboratoires nationaux et de l’industrie pour aider à atteindre ces objectifs.
- Fabrication bon marché et robuste: Une fois que les modules PV en pérovskite sont suffisamment stables et efficaces, le prochain obstacle sera de les produire de manière répétée et fiable dans une usine de fabrication à grande échelle. Cependant, de petits changements environnementaux actuels, tels que la température ambiante et l’humidité, ou les conditions de traitement (par exemple, les dates d’expiration de l’encre, la vitesse de fabrication) peuvent menacer la qualité du produit. SETO investit dans des projets de recherche et développement qui font progresser la production de modules hautement reproductibles.
- Bancabilité: Entreprises devra prouver que les défis techniques des panneaux de pérovskite ont été résolus afin que les investisseurs soient suffisamment confiants pour financer les panneaux à des taux d’intérêt raisonnables. Les efforts financés par SETO tels que le Accélérateur PV pérovskite pour la commercialisation de la technologie (PACT) sont conçus pour aider les startups de pérovskite à valider l’efficacité et la durabilité en extérieur de leur technologie afin de renforcer cette confiance et de favoriser les investissements.
En plus de ces quatre domaines d’intervention, SETO soutient des activités dans l’espace PV pérovskite dans le but de faire progresser la recherche, le développement, la démonstration et le déploiement éventuel de cette technologie prometteuse. Plus précisément, le Prix Startup Pérovskite est conçu pour accélérer le développement de nouvelles entreprises solaires pérovskites, tandis que les startups établies peuvent demander un financement via le Programme de recherche sur l’innovation dans les petites entreprises et plus encore les entreprises matures sont éligibles au Incubateur programme de recherche.
Pour faire avancer ce travail, SETO a inclus le financement d’un Solar Manufacturing Accelerator dans sa Demande de budget pour l’exercice 2023, qui peut aider à établir des capacités de fabrication nationales pour les technologies photovoltaïques avancées, y compris les pérovskites, qui dépendent moins des matériaux d’origine étrangère.
En savoir plus sur les domaines de recherche et les opportunités de financement de SETO.
Timothy Siegler a contribué à cet article de blog.
