Avec l’augmentation continue de la demande mondiale en énergies renouvelables, l’énergie solaire, en tant que l’une des sources d’énergie propre les plus prometteuses, a reçu une attention considérable. Dans le domaine des technologies des cellules solaires, les cellules perovskites et les cellules solaires au silicium sont actuellement les deux principales options technologiques. Chacune possède ses propres avantages et défis uniques. Alors, les cellules perovskites sont-elles meilleures que les cellules solaires au silicium ? Cet article compare en profondeur les deux technologies sous plusieurs angles, aidant les lecteurs à comprendre pleinement les avantages et les inconvénients de ces deux types de cellules solaires.
I. Maturité technologique
Cellules solaires au silicium
Les cellules solaires au silicium sont actuellement le type de cellules solaires le plus largement utilisé sur le marché, avec une histoire de développement de plus d’un demi-siècle. Leur processus de fabrication est relativement mature, les équipements de production et les chaînes d’approvisionnement sont bien établis, et leur degré d’industrialisation est élevé. Une vaste expérience pratique et des validations de marché à long terme confèrent aux cellules solaires au silicium d’excellentes performances en termes de fiabilité et de stabilité.
Cellules perovskites
En tant que technologie émergente, les cellules perovskites ont réalisé des progrès significatifs ces dernières années, avec une amélioration rapide de l’efficacité de conversion. Cependant, par rapport aux cellules au silicium, l’application commerciale des cellules perovskites en est encore à ses débuts, et les procédés de production associés sont constamment en cours d’optimisation. Bien que leur potentiel soit énorme, la production à grande échelle et la stabilité à long terme nécessitent encore des validations et des améliorations supplémentaires.
II. Efficacité de conversion photovoltaïque
Cellules solaires au silicium
Les cellules solaires monocristallines au silicium commercialisées actuelles ont une efficacité de conversion dépassant 25 %, tandis que les cellules polycristallines et les cellules en silicium mince présentent une efficacité légèrement inférieure. Le silicium possède lui-même de bonnes propriétés de conversion photovoltaïque, et avec les avancées technologiques continues, l’efficacité des cellules au silicium a encore une marge d’amélioration.
Cellules perovskites
Les cellules perovskites ont atteint une efficacité de conversion dépassant 25 % en conditions de laboratoire, comparable voire supérieure en partie à celle des cellules solaires au silicium commerciales. De plus, les matériaux perovskites possèdent une meilleure capacité d’absorption de la lumière et une bande interdite ajustable, ce qui leur confère un plus grand potentiel dans les applications de cellules à plusieurs jonctions et de cellules flexibles.
III. Coût de fabrication
Cellules solaires au silicium
Le processus de purification du silicium et la croissance des cristaux sont complexes et énergivores, ce qui entraîne un coût de production élevé. De plus, les cellules au silicium sont relativement épaisses, nécessitant une grande quantité de matériaux, ce qui augmente encore le coût de fabrication. Néanmoins, grâce aux progrès technologiques et à l’augmentation de la production à grande échelle, le coût des cellules au silicium a diminué année après année, dotant cette technologie d’une forte compétitivité sur le marché.
Cellules perovskites
Le processus de fabrication des cellules perovskites est relativement simple, permettant une production à grande surface via des procédés à basse température tels que la méthode de la solution à basse température ou la pulvérisation. Cela confère aux cellules perovskites un avantage évident en termes de coûts matériaux et de production. De plus, les matières premières des perovskites sont abondantes et bon marché, ce qui promet une réduction supplémentaire du coût total de fabrication.
IV. Stabilité et durabilité des matériaux
Cellules solaires au silicium
Les cellules au silicium possèdent une excellente stabilité et durabilité, pouvant fonctionner à long terme dans diverses conditions environnementales, avec une durée de vie généralement supérieure à 25 ans. Cela permet aux cellules solaires au silicium d’être largement utilisées dans les applications résidentielles, commerciales et les grandes centrales photovoltaïques.
Cellules perovskites
La stabilité des matériaux perovskites demeure l’un des principaux obstacles à leur application commerciale. Les cellules perovskites sont sensibles à l’humidité, à l’oxygène et aux hautes températures, ce qui peut provoquer leur dégradation et affecter leurs performances à long terme. Bien que les chercheurs améliorent continuellement leur stabilité par des méthodes de dopage et d’ingénierie des interfaces, les cellules perovskites présentent encore un écart significatif en termes de durabilité par rapport aux cellules au silicium.
V. Respect de l’environnement
Cellules solaires au silicium
Les matériaux principaux des cellules au silicium sont les éléments silicium abondants dans la croûte terrestre, et leur recyclabilité est relativement bonne. Cependant, le processus de fabrication nécessite une forte consommation d’énergie, entraînant une empreinte carbone relativement élevée. De plus, certaines substances chimiques utilisées dans la fabrication des cellules solaires au silicium efficaces peuvent avoir un impact environnemental.
Cellules perovskites
Les matériaux perovskites contiennent généralement des éléments de plomb, dont la toxicité et les problèmes de pollution environnementale suscitent de larges préoccupations. Néanmoins, les chercheurs explorent des matériaux perovskites sans plomb et des technologies d’encapsulage pour réduire leur impact environnemental. De plus, le faible coût et la haute efficacité des cellules perovskites contribuent à la diffusion des énergies renouvelables, améliorant indirectement l’environnement.
Conclusion
Les cellules perovskites et les cellules solaires au silicium présentent chacune des avantages et des inconvénients. Les cellules au silicium, grâce à leur technologie mature, leur haute fiabilité et leur stabilité à long terme, maintiennent une position importante sur le marché. En revanche, les cellules perovskites, avec leur haute efficacité, leur faible coût et leur flexibilité de fabrication, démontrent un potentiel de compétitivité robuste.
Stanford Advanced Materials (SAM) fournit des matériaux en silicium et en perovskites.
