Nouvelles Du Monde

Nouvelles architectures photovoltaïques pour dépasser la limite de la jonction unique et optimisation bayésienne

Nouvelles architectures photovoltaïques pour dépasser la limite de la jonction unique et optimisation bayésienne

Dans le domaine de l’énergie solaire, les chercheurs cherchent constamment à améliorer l’efficacité des cellules photovoltaïques. Un article publié dans Advanced Materials présente des architectures photovoltaïques innovantes qui pourraient dépasser la limite de la jonction unique, offrant ainsi de nouvelles perspectives pour l’efficacité de la conversion de l’énergie solaire.

La technologie photovoltaïque est considérée comme l’un des piliers de la transition vers une société durable. L’efficacité de conversion de l’énergie solaire en électricité est encore limitée par ce que l’on appelle la « limite de la jonction unique ».

En effet, les photons au-dessus de la bande interdite du semi-conducteur sont absorbés mais perdent de l’énergie excédentaire (pertes de thermalisation), tandis que les photons en dessous de la bande interdite ne sont pas absorbés par le semi-conducteur (pertes de transmission). Cette limite est proche de 33% dans des conditions AM1.5 pour un matériau semi-conducteur idéal.

Des architectures photovoltaïques innovantes

Les chercheurs ont identifié deux architectures qui pourraient surpasser la limite de la jonction unique de conversion de l’énergie photovoltaïque à une complexité raisonnable.

Lire aussi  Cannabis food : comment sa consommation se développe-t-elle et quels sont ses bienfaits ? | La combinaison précise de la tradition ancestrale et des preuves scientifiques

La première est un système vertical «demi-octave décalée» (demi-octave décalée), où l’absorption sélective permet l’utilisation de 6 bandes interdites différentes.

La seconde est le système latéral «arc-en-ciel qui se chevauche» (arc-en-ciel superposé) où l’irradiation sélective permet l’utilisation d’un accepteur d’énergie à bande étroite avec des pertes de tension réduites, selon la loi de l’écart d’énergie.

Ces deux architectures seraient très résilientes face aux changements spectraux, contrairement aux architectures multi-jonctions à deux terminaux qui sont limitées par la loi de Kirchhoff.

Figure 1.a) Architectures, schémas de niveaux et processus de transfert pour les matériaux de conversion ascendante et descendante couplés radiativement et par transfert de charge (UC et DC, respectivement), résumés en tant que génération multi-exciton (MEG), et un système à double jonction. Les abréviations pour les couches sont les suivantes : HTL : couche de transport de trous, ETL : couche de transport d’électrons, SC : couche active comprenant le semi-conducteur, E : électrode semi-transparente, R : couche de recombinaison. b) Circuits équivalents correspondants, c) Représentation schématique unique des empilements de jonctions multiples verticaux et latéraux, d) Fonctionnalités des classes Python correspondantes dans l’environnement de simulation et d’optimisation BOAR.

Une simulation basée sur l’optimisation bayésienne

Les chercheurs ont présenté un environnement de simulation basé sur l’optimisation bayésienne qui peut prédire et optimiser virtuellement les performances électriques des architectures multi-jonctions, à la fois verticales et latérales, en combinaison avec des matériaux d’up-conversion et de down-conversion.

Lire aussi  Luna-25: Le vaisseau spatial russe 'Luna-25' s'écrase sur le satellite en route vers le pôle sud lunaire | Science

Les effets de la microstructure sur les performances sont explicitement pris en compte en utilisant des modèles prédictifs appris par machine à partir d’expérimentations à haut débit sur des architectures plus simples.

En synthèse

Les travaux présentés ouvrent la voie à de nouvelles perspectives pour l’amélioration de l’efficacité des cellules photovoltaïques. Les architectures innovantes proposées pourraient permettre de dépasser la limite de la jonction unique, offrant ainsi un potentiel d’amélioration significatif de l’efficacité de la conversion de l’énergie solaire.

De plus, l’utilisation de l’optimisation bayésienne pour la simulation et l’optimisation des performances électriques de ces architectures représente une avancée importante dans le domaine de la recherche sur l’énergie solaire.

Pour une meilleure compréhension

Qu’est-ce que la limite de la jonction unique ?

La limite de la jonction unique fait référence à l’efficacité maximale qu’une cellule solaire à base de semi-conducteur peut atteindre en raison des pertes de thermalisation et de transmission.

Lire aussi  L’obligation pour les lesbiennes d’avoir des enfants qu’elles ne demandent pas à des hétérosexuels

Quelles sont les deux architectures proposées pour dépasser cette limite ?

Les deux architectures proposées sont le système vertical «demi-octave décalée» et le système latéral «arc-en-ciel qui se chevauche».

Qu’est-ce que l’optimisation bayésienne ?

L’optimisation bayésienne est une méthode d’optimisation qui utilise le théorème de Bayes pour mettre à jour la distribution de probabilité des variables d’un modèle en fonction des données observées.

Quel est l’avantage de ces nouvelles architectures ?

Ces architectures seraient très résilientes face aux changements spectraux, contrairement aux architectures multi-jonctions à deux terminaux qui sont limitées par la loi de Kirchhoff.

Quel est l’impact de ces recherches sur le domaine de l’énergie solaire ?

Ces recherches ouvrent la voie à de nouvelles perspectives pour l’amélioration de l’efficacité des cellules photovoltaïques, ce qui pourrait avoir un impact significatif sur le développement de l’énergie solaire.

Références

Lüer, L., Peters, IM, Le Corre, VM, Forberich, K., Guldi, DM et Brabec, CJ (2023). Contourner la limite de jonction unique avec des architectures photovoltaïques avancées. Matériaux avancés. https://doi.org/10.1002/adma.202308578

[ Rédaction ]

#Dépasser #limite #jonction #unique #avec #des #architectures #photovoltaïques #avancées
publish_date] pt]

Facebook
Twitter
LinkedIn
Pinterest

Leave a Comment

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.

ADVERTISEMENT