Une équipe de scientifiques de l’Université de Manchester a résolu une faille majeure présente sur les panneaux solaires après 40 ans de recherche dans le monde entier.

Les panneaux solaires font partie des systèmes les plus disponibles en matière de production d’énergie renouvelable en raison de leur coût relativement faible. Néanmoins, la majorité des cellules solaires n’atteignent que 20% d’efficacité – pour chaque kW équivalent de lumière solaire, environ 200W d’énergie électrique peuvent être générés.

Une équipe internationale de chercheurs a résolu le problème fondamental des défauts matériels, qui limite et dégrade l’efficacité des cellules solaires. Le problème est connu et étudié depuis plus de 40 ans, avec plus de 270 articles de recherche attribués au problème, mais sans solution. De nouveaux travaux montrent pour la première fois l’observation d’un défaut de matériau inconnu jusqu’à présent, qui limite l’efficacité des cellules solaires au silicium.

L’approche expérimentale et théorique multidisciplinaire utilisée par les chercheurs a permis d’identifier le mécanisme responsable de la dégradation induite par la lumière (DIL). Combinant une technique électrique et optique spécialisée, connue sous le nom de «spectroscopie transitoire de niveau profond» (DLTS), l’équipe a découvert l’existence d’un défaut matériel qui dormait initialement dans le silicium utilisé pour la fabrication des cellules.

La technique standard utilisée par l’industrie pour déterminer la qualité du silicium mesure la «durée de vie» des porteurs de charge, qui est plus longue dans un matériau de haute qualité qui dispose de moins de «pièges». Les chercheurs de l’Université de Manchester, dirigés par le professeur Matthew Halsall, ont découvert que leurs observations étaient fortement corrélées à cette durée de vie du porteur de charge, qui était réduite de manière significative après la transformation du défaut sous éclairage. Ils ont également noté que l’effet était réversible et que la durée de vie augmentait à nouveau lorsque le matériau était chauffé à l’obscurité, processus couramment utilisé pour éliminer les «pièges».

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