Les modules solaires à base de silicium dominent le marché actuel. Cependant, ils sont chers et ont une empreinte carbone élevée.
Une nouvelle génération de modules fabriqués à partir d'un composé appelé tellurure de cadmium (CdTe) fait son apparition et plus de 25 GW ont été installés.
L'efficacité des panneaux solaires fait référence à la capacité des panneaux à convertir l'énergie solaire en énergie électrique.
Les experts cherchent à améliorer l'efficacité des modules CdTe car ils ont le potentiel d'être compétitifs en termes d'efficacité, mais le coût de fabrication est inférieur à celui des modules à base de silicium utilisant du silicium monocristallin (c-Si).
modules CdTe mis au rebut. L'empreinte carbone du CdTe est également la moitié de celle des modules c-Si, et il assure le recyclage des
L'efficacité du CdTe non traité est très faible, généralement seulement environ 1 %. Cependant, lorsque le CdTe est traité au chlore (y compris le traitement du CdTe avec du chlorure de cadmium à 420 °C pendant 20 minutes), son efficacité augmente fortement. L'efficacité record de la batterie est de 22 %.
Le Dr Pooja Goddardard et le professeur Roger Smith de l'Université de Loughborough, ainsi que le Dr Peter Hatton et le Dr Michael Watts (diplômés du doctorat de l'Université de Loughborough) ont simulé pour la première fois le mécanisme par lequel le chlore améliore l'efficacité du CdTe.
La recherche a été réalisée en collaboration avec l'équipe de recherche expérimentale du professeur Mike Walls du Loughborough Renewable Energy System Technology Center (CREST).
Les résultats de l'étude publiée aujourd'hui dans Nature Communications peuvent améliorer la compréhension de la façon dont le chlore peut améliorer les performances électriques et conduire à des ajustements supplémentaires, conduisant à une efficacité plus élevée (> 25 %). Cela aidera les modules solaires CdTe à produire de l’électricité à moindre coût.
En essayant de comprendre pourquoi le chlore peut augmenter l'efficacité, la principale observation des études précédentes était que les défauts (appelés « défauts d'empilement ») étaient éliminés après le traitement au chlore.
Pendant longtemps, on a cru que la suppression des défauts d’empilement permettait d’améliorer l’efficacité. Or, les calculs théoriques de l’équipe de Loughborough montrent que les défauts d’empilement n’ont aucun effet sur l’efficacité des cellules.
Les recherches précédentes de l'équipe ont montré qu'au contraire, ce sont les régions matérielles appelées « limites de grains », c'est-à-dire que les cristaux dans différentes directions sont connectés entre eux, ce qui conduit à une faible efficacité de la batterie.
Dans leurs dernières recherches, l'équipe du Dr Goddard a utilisé des méthodes de mécanique quantique pour comprendre le rôle du chlore dans l'amélioration de l'efficacité et l'élimination des défauts d'empilement.
Les joints de grains sont très complexes et remplis de défauts, qui peuvent agir comme des pièges à électrons (particules subatomiques qui sont les principaux porteurs d'électricité dans un solide), rendant ces régions « actives ».
Dans un processus appelé « passivation », le chlore peut inactiver certains pièges et rendre les joints de grains moins actifs, augmentant ainsi l'efficacité du CdTe.
Le nouvel article montre que s’il y a suffisamment de chlore dans les joints de grains, cela déclenchera le mécanisme en cascade, éliminant ainsi les défauts d’empilement dans la structure.
'Bien que la disparition des défauts d'empilement ne soit pas la cause de l'augmentation de l'efficacité, s'ils disparaissent, c'est un signal que la batterie CdTe aura de bonnes performances. Cela ne s'est jamais produit auparavant', a-t-on demandé au Dr Goddard. de papier.
Elle a poursuivi : « Nous sommes heureux de publier nos travaux dans Nature Communications, qui démontrent notre hypothèse sur la façon dont le chlore peut non seulement améliorer l'efficacité des batteries CdTe, mais également éliminer les principaux défauts.
'La prochaine étape sera de voir comment améliorer encore l'efficacité de >25% en dopant le CdTe avec d'autres éléments. Notre coopération continue avec le CREST cherchera également à optimiser l'interface entre CdTe et CdTe. point.
'Chaque petite amélioration de l'efficacité signifie que la technologie est devenue plus compétitive par rapport à la technologie actuelle du silicium.'
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