Une étude menée par des chercheurs américains du MIT a révélé que le choix de la meilleure cellule solaire pour un emplacement ou une utilisation donnée n’est pas aussi simple qu’il pourrait l’être.
Leurs conclusions pour évaluer les meilleures options pour un emplacement et un type d’installation donnés étaient les suivantes:
À l’échelle du ménage systèmes de toiture dans des endroits relativement secs, les panneaux les plus efficaces mais les plus coûteux seraient meilleurs.
Pour les installations à l’échelle du réseau ou pour ceux qui vivent dans des climats plus humides, les panneaux établis, moins efficaces mais moins chers, sont meilleurs.
Alors que les coûts des cellules solaires ont considérablement baissé, les coûts d’installation sont restés statiques, de sorte que les avantages et les inconvénients sont devenus plus compliqués.
Cependant, l’étude indique un moyen clair d’estimer la meilleure technologie pour un projet.
Les résultats, rapportés dans le Journal Nature Energy, ont été décrites dans un article de Sarah Sofia, étudiante diplômée du MIT, professeur agrégé de génie mécanique Tonio Buonassisi, chercheur scientifique I. Marius Peters et trois autres personnes au MIT et à First Solar et Siva Power, des sociétés solaires en Californie.
L’étude a comparé deux cellules solaires, une cellule photovoltaïque de type unique et des conceptions avancées qui combinent des cellules en tandem pour capter plus d’énergie de la lumière du soleil.
Pour les cellules en tandem, les chercheurs ont comparé différentes variétés: celles dans lesquelles chacune des deux cellules sont connectées en série, appelées cellules en tandem à deux jonctions, et celles où chaque cellule est câblée séparément, appelées cellules en tandem à quatre jonctions.
Au lieu de simplement regarder la quantité d’énergie que chaque type peut fournir, l’équipe a analysé tous les coûts d’installation et d’exploitation associés au fil du temps, pour produire une mesure appelée le coût nivelé de l’électricité (LCOE), une mesure qui intègre tous les coûts et revenus. pendant la durée de vie du système.
«Les cellules standard à jonction unique ont une limite d’efficacité maximale d’environ 30 pour cent», explique Sofia, tandis que «les cellules en tandem, utilisant deux matériaux, peuvent avoir une efficacité beaucoup plus élevée, supérieure à 40 pour cent».
Mais si une plus grande efficacité est évidemment un avantage de principe, «lorsque vous faites un tandem, vous avez essentiellement deux cellules solaires au lieu d’une, donc c’est plus cher à fabriquer. Nous voulions donc voir si cela en valait la peine », dit-elle.
L’équipe a examiné trois types d’environnement – aride (Arizona), tempéré (Dakota du Sud) et humide (Floride) – car la quantité de vapeur d’eau dans l’air peut affecter la quantité de lumière solaire atteignant la cellule solaire.
Dans chacun de ces endroits, ils ont comparé les deux types standard de cellules solaires à jonction unique (tellurure de cadmium, ou CdTe, et cuivre-indium-gallium-séléniure, ou CIGS) avec deux types différents de cellules en tandem, à deux jonctions ou quatre -jonction.
Ainsi, un total de quatre technologies différentes ont été étudiées dans chaque environnement. En outre, ils ont étudié comment le LCOE global des installations serait affecté selon que les prix globaux de l’énergie restent constants ou diminuent au fil du temps, comme de nombreux analystes s’y attendent.
«Pour les systèmes résidentiels, nous avons montré que le système tandem à quatre bornes [the most efficient solar cell available] était la meilleure option, quel que soit le lieu », déclare Sofia.
Mais pour les installations à grande échelle, la cellule avec les coûts de production les plus bas est la meilleure affaire, ont constaté les chercheurs.
Les nouvelles découvertes pourraient être importantes pour ceux qui planifient de nouvelles installations solaires, dit Sofia. «Pour moi, montrer qu’une cellule en tandem à quatre terminaux avait une opportunité claire de réussir n’était pas évident. Cela montre vraiment l’importance d’avoir un rendement énergétique élevé dans un système résidentiel. «
L’étude pourrait aider à orienter les priorités de recherche dans le domaine de la technologie solaire, dit Sofia. «Il y a eu beaucoup de travail dans ce domaine, sans le demander au préalable [whether the economics would actually make sense]. Nous devrions poser la question avant de faire tout le travail. J’espère que cela pourra servir de guide sur où les efforts de recherche devraient être concentrés », dit-elle.
«Le document innove car il quantifie avec précision le coût de l’énergie solaire pour différentes technologies de panneaux solaires, dans différentes zones climatiques et pour différentes échelles d’application», explique Raffi Garabedian, directeur de la technologie chez First Solar, qui n’a pas été impliqué. dans cette recherche.
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