La plus petite cellule solaire au monde développée à l'Université de Sherbrooke

Publié par Redbran le 14/05/2021 à 13:00
Source: Université de Sherbrooke
Dans le cadre de sa thèse en cotutelle, Pierre Albert, avec l'équipe de l'Institut interdisciplinaire d'innovation technologique (3IT) et du Laboratoire CNRS-LN2, en collaboration avec le laboratoire CNRS-IMS à Bordeaux, a fabriqué la plus petite cellule solaire multi-jonctions complète au monde (Le mot monde peut désigner :) dans les laboratoires de l'Université de Sherbrooke (L'Université de Sherbrooke, fondée en 1954, est une université francophone...). Pour la deuxième fois cette année (Une année est une unité de temps exprimant la durée entre deux occurrences d'un évènement lié...), l'équipe voit ses résultats publiés dans la prestigieuse revue Progress in Photovoltaics.


La postdoctorante Gwenaëlle Hamon et le professeur Abdelatif Jaouad font partie de l'équipe qui a contribué au succès de la thèse de Pierre Albert (à droite).
Photo: Martin Blache - UdeS

"On a soumis les deux publications les plus stratégiques pour la fin de la thèse. On savait que nos travaux étaient très pertinents et on visait un journal avec un très bon impact dans le domaine, donc on a été très heureux d'apprendre la confirmation ! " avance Pierre Albert, bien fier de cet accomplissement.

De meilleures performances


La plus petite cellule conçue au 3IT est plus de 250 fois plus petite que les cellules à concentration et 100 000 fois plus petite que les cellules conventionnelles. On la voit ici (petit point noir) en dessous d'une cellule utilisée au parc (Un Parc est un terrain naturel enclos,[1] formé de bois ou de prairies, dans lequel ont été...) solaire de l'UdeS (carré bleu).Photo: Martin Blache - UdeS

Les travaux du doctorant (Un doctorant est un chercheur débutant s'engageant, sous la supervision d'un directeur de...) constituent un élément clé pour le développement de technologies photovoltaïques à concentration miniaturisées.

En effet, la plus petite cellule conçue au 3IT a une taille d'environ 0,09 millimètre carré (Un carré est un polygone régulier à quatre côtés. Cela signifie que ses...), ce qui est plus de 250 fois plus petit que les cellules à concentration et 100 000 fois plus petit que les cellules conventionnelles, comme celles utilisées au parc solaire de l'UdeS, et pourtant, son efficacité dépasse les 30 % sous concentration.

Quels sont les avantages d'une cellule à concentration si petite qu'elle est à peine visible à l'oeil nu ? La dissipation thermique (La thermique est la science qui traite de la production d'énergie, de l'utilisation de...), la diminution des pertes électriques et la durée de vie (La vie est le nom donné :), principalement.

"Actuellement, ce sont des cellules d'assez grandes dimensions qui sont utilisées dans le photovoltaïque à concentration", indique M. Albert. Par "assez grandes dimensions", il fait référence à des cellules d'à peine quelques millimètres carré, mais pour les équipes de recherche (La recherche scientifique désigne en premier lieu l’ensemble des actions entreprises en vue...) du domaine, c'est déjà grand, et ça cause plusieurs problèmes liés à la dissipation thermique.

"Avec une plus petite cellule, il devient beaucoup plus facile de dissiper la chaleur, et si la cellule chauffe moins, elle va avoir de meilleures performances électriques et va opérer plus longtemps" - Pierre Albert

Il ajoute que les technologies du photovoltaïque doivent fonctionner des dizaines d'années pour être rentables. C'est pourquoi l'étude de la fiabilité (Un système est fiable lorsque la probabilité de remplir sa mission sur une durée...) des cellules était également au coeur du projet (Un projet est un engagement irréversible de résultat incertain, non reproductible a...) grâce à la cotutelle avec l'Université de Bordeaux (Cette page est consacrée au PRES Université de Bordeaux. Pour les pages sur les...), dont le Laboratoire de l'Intégration du Matériau (Un matériau est une matière d'origine naturelle ou artificielle que l'homme façonne...) au Système (IMS) est spécialiste des questions de fiabilité de ce type de dispositif.

Une technologie certifiée


L'efficacité maximale certifiée par le laboratoire Fraunhofer ISE, en Allemagne, est de 33,8 %, résultat qui est impressionnant considérant la taille minuscule de la cellule solaire.
Photo: Martin Blache - UdeS

L'équipe de recherche a pris la décision de faire évaluer la performance de la cellule au laboratoire Fraunhofer ISE, en Allemagne, un des seuls au monde qui certifie les mesures d'efficacité.

"On a préféré avoir ces mesures pour générer plus d'impact. Montrer que l'évaluation a été faite dans un laboratoire de renom, c'est un gros plus, et ça nous a probablement beaucoup aidé à publier dans ce journal", croit Pierre Albert, soulignant que l'efficacité maximale certifiée par le laboratoire est de 33,8 %.

"Pour l'instant, ce sont des tests assez préliminaires, mais très prometteurs. Ce qui s'annonce, c'est que les petites cellules semblent fonctionner aussi bien que celles de grande dimension (Dans le sens commun, la notion de dimension renvoie à la taille ; les dimensions d'une pièce...). Bien sûr, il y aura du travail à faire pour les rendre stables et pouvoir les utiliser à plus grande échelle (La grande échelle, aussi appelée échelle aérienne ou auto échelle, est un...), car nous sommes encore à l'étape du développement en laboratoire, mais nous sommes très confiants car nous utilisons des approches compatibles avec les procédés industriels."

L'UdeS dans la bonne direction

En avril dernier, lors de la conférence CPV-17, qui est une référence dans le domaine de l'énergie solaire (L'énergie solaire est l'énergie que dispense le soleil par son rayonnement, directement ou de...) à concentration photovoltaïque, l'équipe du LN2 a constaté que les cellules de petites dimensions représentent une avenue (Une avenue est une grande voie urbaine. Elle est en principe plantée d'arbres, et conduit à un...) empruntée par de nombreuses équipes de recherche à travers le monde.

"On a pu confirmer la pertinence du sujet et du dynamisme dont fait preuve notre équipe dans ce domaine. L'UdeS était fortement représentée lors de l'événement, démontrant la qualité des recherches effectuées ici, à Sherbrooke", partage M. Albert. Il tient à souligner que tout (Le tout compris comme ensemble de ce qui existe est souvent interprété comme le monde ou...) cela a été rendu (Le rendu est un processus informatique calculant l'image 2D (équivalent d'une photographie)...) possible grâce à la collaboration entre le LN2, le Laboratoire IMS en France et le SUNLAB de l'Université (Une université est un établissement d'enseignement supérieur dont l'objectif est la...) d'Ottawa, et au soutien financier de Stace, du CRSNG et de Prompt.

Soulignons également l'apport des coauteurs, soit Abdelatif Jaouad, Gwenaëlle Hamon, Maïté Volatier, Vincent Aimez (directeur) et Maxime Darnon, du 3IT/LN2, Christopher E. Valdivia et Karin Hinzer, de l'Université d'Ottawa, ainsi que Yannick Deshayes et Laurent Béchou (codirecteur), du côté de l'Université de Bordeaux.

À propos du LN2

Le Laboratoire nanotechnologies et nanosystèmes (LN2) est un laboratoire international commun entre le Centre national de la recherche scientifique (La recherche scientifique désigne en premier lieu l’ensemble des actions entreprises en vue...) (CNRS), l'Université de Sherbrooke, l'Institut (Un institut est une organisation permanente créée dans un certain but. C'est...) national des sciences appliquées (INSA) de Lyon, l'École Centrale de Lyon et l'Université Grenoble-Alpes.
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