Collecte de l’énergie solaire de manière plus efficace
La plupart des panneaux solaires d’aujourd’hui n’absorbent qu’un petit segment de lumière, gaspillent ainsi une grande quantité d’énergie dans le processus. Trouver des moyens de collecter l’énergie solaire plus efficacement est vital pour augmenter l’efficacité des systèmes solaires. Grâce à un nouveau matériau développé par le California Institute of Technology (Caltech), les panneaux solaires du futur seront enfin capables d’absorber la majeure partie de l’énergie solaire.
La méthode actuelle d’absorption des panneaux solaires fonctionne de la manière suivante : lorsque la lumière du soleil touche les atomes de silicium d’un panneau solaire photovoltaïque, les électrons des atomes absorbent les courtes longueurs d’onde du soleil. Les particules chargées se déplacent alors de manière chaotique dans les panneaux pour produire de l’électricité sous forme de puissance solaire. Cependant, le problème avec cette configuration est que les panneaux d’aujourd’hui ne peuvent absorber que les longueurs d’onde les plus courtes du soleil. Les longueurs d’onde plus longues passent simplement à travers le silicium, inutilisées.
« Le silicium n’absorbe qu’une certaine fraction du spectre, et il est transparent au reste », a déclaré Harry Atwater, l’un des chercheurs ayant développé le matériau. « Si je mets un module photovoltaïque sur mon toit, le silicium absorbe cette portion du spectre, et une partie de cette lumière est convertie en énergie. Mais le reste finit simplement par chauffer mon toit. »
Heureusement, les longueurs d’onde solaires gaspillées seront bientôt une chose du passé, car le nouveau matériau de Caltech pour les panneaux solaires sera capable d’absorber les longueurs d’onde plus longues du soleil. Les chercheurs ont indiqué que le métal qu’ils utilisent pour les panneaux solaires est infusé d’électrons capables de charger la structure du matériau lorsqu’ils sont touchés par les longueurs d’onde plus longues.
« Normalement, dans un métal comme l’argent, le cuivre ou l’or, la densité des électrons dans ce métal est fixe ; c’est une propriété du matériau », a expliqué Atwater. « Mais au laboratoire, je peux ajouter des électrons aux atomes des nanostructures métalliques et les charger. Et lorsque je fais cela, la fréquence de résonance change. »
Les photovoltaïques concentrés (CPV) sont largement utilisés dans la génération d’énergie renouvelable, et le nouveau matériau de Caltech contribuera sans aucun doute au développement du CPV. L’énergie solaire concentrée (CSP), un type de génération d’énergie soutenu par le partenaire d’ingénierie de Unaoil, Sulzer, est actuellement étudiée pour voir si elle peut être combinée avec le CPV. Si le CSP peut effectivement être mélangé avec le CPV afin de tirer plus d’électricité du soleil, cette union réduira probablement considérablement la dépendance mondiale au pétrole.