La percée des panneaux solaires ouvre la voie à l'utilité

Les scientifiques ont découvert comment doubler l'efficacité d'une cellule solaire ultra-légère, qui, selon eux, pourrait être utilisée pour récolter l'énergie du Soleil dans l'espace à une échelle jamais vue auparavant.

Les panneaux solaires de nouvelle génération, construits par une équipe de l'Université de Pennsylvanie, utilisent des couches mille fois plus fines qu'un cheveu humain, mais capables d'absorber une quantité de lumière solaire comparable à celle des cellules solaires disponibles dans le commerce. L'extrême minceur leur a valu le label bidimensionnel, ou 2D TMDC, car ils ne font que quelques atomes d'épaisseur.

La capacité de produire plus d'électricité par poids par rapport aux cellules solaires traditionnelles en silicium les rend parfaitement adaptées à l'envoi dans l'espace pour récolter l'énergie du Soleil, selon les chercheurs.

"Une puissance spécifique élevée est en fait l'un des plus grands objectifs de toute technologie de récupération de lumière ou d'énergie basée dans l'espace", a déclaré Deep Jariwala de l'Université de Pennsylvanie.

"Ce n'est pas seulement important pour les satellites ou les stations spatiales, mais aussi si vous voulez une véritable énergie solaire à grande échelle dans l'espace. Le nombre de cellules solaires [au silicium] que vous auriez à expédier est si important qu'aucun véhicule spatial ne peut actuellement transporter ce type de matériaux là-bas d'une manière économiquement viable. "

En modélisant informatiquement la cellule solaire innovante, le professeur Jariwala et son équipe ont pu proposer une conception qui double l'efficacité par rapport à ce qui avait été démontré précédemment.

Un article détaillant la recherche, intitulé « À quel point les cellules solaires excitoniques 2D peuvent-elles être bonnes ? », a été publié mardi dans la revue scientifique Device.

Les chercheurs espèrent maintenant comprendre comment réaliser une production à grande échelle pour la conception.

"Je pense que les gens se rendent lentement compte que les TMDC 2D sont d'excellents matériaux photovoltaïques, mais pas pour les applications terrestres, mais pour les applications mobiles, plus flexibles, comme les applications spatiales", a déclaré le professeur Jariwala.

"Le poids des cellules solaires 2D TMDC est 100 fois inférieur à celui des cellules solaires en silicium ou en arséniure de gallium, si soudainement ces cellules deviennent une technologie très attrayante."

Le concept de panneaux solaires spatiaux a été théorisé pour la première fois il y a plus de 50 ans, les scientifiques notant que l'énergie du soleil pouvait être convertie en micro-ondes et transmise à des stations de réception au sol qui les convertissent en électricité.

Il présente plusieurs avantages par rapport aux configurations terrestres, car ils ne seraient pas limités par la couverture nuageuse ou le cycle typique du Soleil.

La recherche s'est accélérée ces dernières années à la suite de plusieurs percées et développements majeurs avec la récupération de l'énergie solaire et les lancements de fusées orbitales, y compris l'émergence de sociétés spatiales privées comme SpaceX qui ont considérablement réduit le coût de livraison des charges utiles dans l'espace.

Le mois dernier, l'agence spatiale japonaise JAXA a annoncé son intention de mettre en place les premiers émetteurs satellites pour une ferme solaire à l'échelle commerciale dans l'espace d'ici 2025.

L'Agence spatiale européenne prévoit également d'établir un programme de développement de cette ressource d'énergie renouvelable inexploitée à travers son programme Solaris.