Pour la première fois, des cellules photovolltaïques fabriquées par une technologie bon marché franchissent la barre des 30 % de rendement grâce aux travaux de scientifiques de l’Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL) en collaboration avec le Centre Suisse d’Innovation (CSEM). Ce résultat a été homologué de manière indépendante par le National Renewable Energy Laboratory (NREL) aux États-Unis.

A travers le monde, plusieurs équipes de chercheurs s’attellent à la mise au point de technologies photovoltaïques de plus en plus efficaces. En permettant la conversion en électricité d’une plus grande quantité de l’énergie solaire incidente qui frappe un panneau, ils ouvrent ainsi la voie à la production d’énergie verte de moins en moins chère. Notre site vous informe d’ailleurs régulièrement de la course aux records que ces équipes se livrent.

L’augmentation du rendement des cellules photovoltaïques est importante pour deux raisons. Elle constitue d’abord le meilleur moyen de réduire les coûts de l’électricité solaire. En outre, elle favorise l’adoption du photovoltaïque lorsque les surfaces disponibles sont limitées ; c’est notamment le cas des toitures, des façades et des véhicules.

De record en record

Il y a deux mois seulement, nous vous avions révélé le résultat obtenu par des scientifiques allemands de l’Institut Fraunhofer pour l’énergie solaire (Fraunhofer ISE) : 47,6 % de rendement pour une cellule photovoltaïque tandem à quatre jonctions. Toutefois, il s’agit là d’une technologie onéreuse qui peut être utile dans des applications particulières comme le domaine aéronautique ou spatial par exemple, mais qui ne pourra vraisemblablement pas être développée en masse dans le cadre de la transition énergétique.

L’annonce récente faite en Suisse par les chercheurs de l’EPFL et du CSEM suscite plus d’espoir puisque pour la première fois ils ont franchi la barre des 30% d’efficacité avec une technologie peu coûteuse : une cellule photovoltaïque en tandem pérovskite-silicium.

Le rendement des cellules photovoltaïques est physiquement limité par leurs matériaux constitutifs. Les scientifiques peuvent ainsi déterminer par calcul l’efficacité maximum de de chaque technologie. Les plus répandues à ce jour utilisent le silicium, sous forme amorphe ou cristalline. Malgré son succès, ce matériau affiche une limite de rendement théorique d’environ 29 %. Les niveaux atteints par les meilleures cellules de laboratoire aujourd’hui sont légèrement en deçà de 27 %, ce qui laisse très peu de marge de progression pour l’avenir.

Une autre piste

C’est pourquoi les chercheurs explorent une autre piste en associant au silicium une deuxième cellule qui absorbe les radiations bleues et vertes du spectre solaire pour l’exploiter de manière plus efficace. Ces deux cellules forment ainsi un « tandem ». Parmi les différents matériaux utilisables pour la deuxième couche, les pérovskites à base d’halogénure se sont révélées être la meilleure alternative possible afin de booster l’efficacité du silicium sans générer de frais de fabrication supplémentaires trop importants.

A l’origine la pérovskite est un cristal composé de calcium, de titane et d’oxygène. Toutefois le terme a aujourd’hui une acception plus large pour désigner d’autres composés métalliques dont la structure cristalline est identique. En 2012, des scientifiques se sont aperçus que certaines pérovskites présentaient des propriétés qui pourraient doper le rendement des cellules photovoltaïques : elles permettent une mobilité élevée des charges électriques, sont 500 fois plus fines que le silicium, et offrent un taux élevé de conversion de l’énergie solaire. Et surtout, les pérovskites sont bon marché !

Amélioration du rendement des cellules tandem

Les équipes de l’EPFL et du CSEM ont réussi à augmenter le rendement de deux types de tandems pérovskite-silicium. Ils ont adapté les matériaux et les techniques de fabrication afin de déposer des couches de pérovskite de haute qualité sur des cellules en silicium lisses. Ils ont ainsi obtenu un rendement de conversion de 30,93 % pour une cellule de 1 cm2. Ensuite, en utilisant un procédé hybride de déposition de la pérovskite sur des surfaces du silicium laissées intentionnellement rugueuses (pour réduire au minimum la réflexion de la lumière), ils ont réalisé une cellule (de 1 cm2 également) qui atteint une efficacité de 31,25 %. Ces résultats constituent deux nouveaux records du monde : l’un pour l’architecture lisse et l’autre pour la rugueuse.

La deuxième technique fournit un courant plus élevé et est compatible avec la structure des cellules photovoltaïques en silicium utilisées actuellement dans l’industrie. Le précédent record de conversion de rendement pour des cellules solaires de ce type avait été établi en 2021 […]

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https://www.revolution-energetique.com/nouveau-record-le-cap-des-30-de-rendement-est-franchi-pour-des-cellules-photovoltaiques-bon-marche/

L’entreprise Hysata vient d’obtenir plusieurs dizaines de millions de dollars pour financer ce qui pourrait être l’électrolyseur le plus efficace au monde !

La startup australienne, qui souhaite commercialiser sa technologie d’électrolyse capillaire (CFE) qu’elle a conçue à l’Université de Wollongong, a conclu un tour de financement de série A de 30 millions de dollars américains. La somme obtenue servira à agrandir l’équipe de l’entreprise et à développer une usine pilote pour fabriquer ses électrolyseurs novateurs. Selon Hysata, ceux-ci seront capables de produire l’hydrogène vert le moins cher au monde.

L’électricité renouvelable utilisée pour la production d’hydrogène vert constitue son élément le plus coûteux. Hysata affirme que son électrolyseur n’a besoin que de 41,5 kWh d’électricité par kg d’hydrogène. En comparaison, les électrolyseurs à haut rendement actuels nécessitent 50 kWh/kg.

« Pour produire 1 million de tonnes d’hydrogène vert par an, les électrolyseurs de 52,5 kWh/kg utilisés aujourd’hui par l’industrie exigent 14 GW d’énergie éolienne et solaire », expliquent les représentants d’Hysata. « Pour générer la même quantité d’hydrogène, nos électrolyseurs n’ont besoin que de 11 GW d’énergie renouvelable, ce qui correspond à une économie de 3 milliards de dollars. »

Plusieurs avantages en terme d’efficacité et d’économie

La cellule d’électrolyse à alimentation capillaire de l’électrolyseur d’Hysata génère directement de l’hydrogène et de l’oxygène. L’électrolyte liquide est continuellement aspiré vers son séparateur par capillarité via un réservoir situé au fond de la cellule. Le séparateur poreux et hydrophile maintient un débit suffisant pour l’électrolyse de l’eau.

Outre la pureté de l’hydrogène qu’ils permettent de produire, les électrolyseurs CFE sont moins chers à fabriquer. Contrairement aux modèles PEM utilisant de l’iridium, les matériaux utilisés pour leur conception sont abondants et l’efficacité de leur cellule élimine la nécessité de refroidissements onéreux.

« Hysata interagit depuis plusieurs mois avec des clients importants dans le monde entier », conclut Paul Barrett, PDG d’Hysata. « Nous prévoyons une production à l’échelle du gigawatt en 2025. »

Porté par la demande de la Chine, le marché mondial de l’hydrogène vert connaît une croissance rapide. D’après un rapport de BloombergNEF, les capacités de la filière devraient doubler cette année.

Le monde entier réfléchit à l’hydrogène

Déjà plus de 40 pays ont élaboré une stratégie en matière d’hydrogène. « Plus de 90 projets sont prévus dans le monde pour utiliser l’hydrogène dans l’industrie. Les producteurs d’électricité ont presque doublé la capacité prévue de leurs turbines à hydrogène depuis janvier. Nous nous attendons à ce que cette dynamique se poursuive dans les mois à venir » 

« il faudra que le prix du CO2 atteigne au moins 100 dollars par tonne d’ici à 2030 pour inciter à l’adoption de l’hydrogène. Aucun pays ne pratique un tel prix aujourd’hui, et nous prévoyons que seuls trois marchés atteindront ce niveau avant 2030 : le Canada, l’UE et le Royaume-Uni.

https://www.h2-mobile.fr/actus/marche-hydrogene-vert-prend-ampleur/

C’est en intégrant des cellules solaires dans les voiles d’un bateau participant au Vendée Globe qu’Alain Janet, le fondateur de Solar Cloth system s’est fait connaître. Aujourd’hui, les tissus photovoltaïques ultralégers, flexibles et incassables que conçoit et fabrique la jeune entreprise de Mandelieu-la-Napoule ont trouvé bien d’autres applications, dans l’agriculture, les transports, les sports, les loisirs de plein air et même l’aéronautique.

https://www.revolution-energetique.com/de-la-voile-aux-deflecteurs-de-camion-les-textiles-photovoltaiques-de-solar-cloth-ont-un-bel-avenir/

Attention, c’est du lourd !

(non, toujours pas pour le « bio »_methane, non !)

Hyzon Motors et Chart Industries vont développer un véhicule utilitaire lourd alimenté à l’hydrogène liquide et doté d’une autonomie de près de 1 000 miles (1 609 kilomètres).
 
Hyzon, constructeur américain de poids-lourds et bus à hydrogène, multiplie les annonces ces dernières semaines. Signature d’un accord avec Total Energie en Europe

https://www.h2-mobile.fr/actus/hyzon-chat-camion-hydrogene-liquide-autonomie-record/

Materia Nova développe un nouveau procédé de production d’hydrogène grâce à la pyrolyse plasma dite hybride du méthane. Dès 2022, cet institut de recherche belge souhaite construire un pilote pré-industriel en s’alliant avec des partenaires industriels.

Ce n’est que de l’hydrogène « turquoise », mais l’objectif, l’hydrogène vert (et l’adieu au « gris »), est en bonne voie …

https://www.techniques-ingenieur.fr/actualite/articles/une-nouvelle-technologie-de-pyrolyse-plasma-du-methane-pour-produire-de-lhydrogene-94830/