Si l’énergie produite par les panneaux solaires est une énergie dite « propre », les matériaux utilisés, en partie des minerais rares donc non durables, et les procédés de production le sont moins.

Pour pallier aux composants rares, toxiques ou chers de panneaux photovoltaïques, les cellules au cuivre, zinc, étain et soufre (CZTS) semblent être une solution intéressante.

Le problème actuel est leur rendement, qui reste moins important que celui des cellules photovoltaïques classiques au silicium.

 Cellule CZTS solaire photovoltaïque

@Phys Org @Empa

Les cellules solaires au silicium – les plus répandues à l’heure actuelle - ont un rendement très satisfaisant : elles peuvent convertir en électricité jusqu’à 25 % de la lumière solaire. Cependant, le procédé de fabrication s’avère onéreux et ces cellules doivent être épaisses pour leur assurer une efficacité optimale - environ 0,3 millimètre.

Les cellules photovoltaïques CZTS, aussi minces qu’une pellicule de film - moins de 5 µm d’épaisseur - sont fabriquées en appliquant une mince couche de matériau contenant cuivre, zinc, étain et soufre, sur un support comme le verre ou le plastique, qui a l'avantage d'être flexible.

Elles peuvent ainsi être utilisées sur des supports variés - contrairement aux cellules au silicium : surfaces incurvées, transparentes, ou en superposition d’autres matériaux.

Le rendement actuel des cellules photovoltaïques CZTS en laboratoire est de 7,6% pour des cellules d'un cm2 (selon l'Australian Centre for Advanced Photvoltaics).

D’autres types de cellules photovoltaïques ont des rendements satisfaisants, mais elles sont onéreuses et particulièrement toxiques : cellules CIGS à l’indium et au sélénium, cellules CDTE au tellulure de cadmium, cellules CZTSSe au sélénium.

Les cellules CZTS sont composées d'éléments abondants (à l'inverse du tellure ou de l'indium qui sont des minerais rares) et non toxiques, et leur coût de production est inférieur.

Les enjeux des cellules photovoltaïques sont les suivants : continuer à abaisser le coût de l’énergie solaire, trouver comment donner plus de durabilité aux cellules solaires, utiliser des matériaux abondants et non toxiques ; éléments qui offriront à l’énergie solaire son plein potentiel.

Avantages :
Utilisation de matières premières non rares et non toxiques
Applicable sur des supports flexibles
Inconvénients :
Fiabilité inconnue
Rendement moyen

 

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