Un pigment de tomate pourrait être la clé pour augmenter l'efficacité des panneaux solaires

Jun 09, 2023

JONGHO SHIN/iStock

L’un des principaux inconvénients de l’énergie solaire réside dans l’efficacité variable des panneaux solaires.

Les termes « efficacité des panneaux solaires » et « efficacité des cellules solaires » font référence à la quantité de lumière solaire que chaque technologie photovoltaïque peut transformer en énergie utilisable.

En règle générale, l'efficacité des cellules solaires varie de 15 à 22 pour cent, selon l'emplacement, les conditions météorologiques et autres conditions naturelles, ainsi que le type de système d'énergie solaire utilisé.

Wikimedia Commons/Mark Buckawicki

Ces dernières années, cependant, les progrès nécessaires dans la technologie photovoltaïque ont contribué à augmenter ces chiffres.

En 2022, l’une des découvertes les plus incroyables dans ce domaine est attribuée à une équipe de chercheurs chinois qui ont découvert que le lycopène, le pigment qui rend les tomates rouges, augmente l’efficacité des cellules solaires à base de pérovskite de 20,57 % à 23,62 %.

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Certains types de panneaux solaires fonctionnent mieux que d’autres.

Actuellement, la plupart des panneaux solaires commerciaux (environ 90 %) sont à base de silicium car il s'agit d'une option relativement rentable, car ils durent jusqu'à 25 ans et ne nécessitent pas beaucoup d'entretien.

Mais ils dépassent rarement les taux d’efficacité de 20 à 25 pour cent.

Il existe plusieurs types de panneaux solaires à base de silicium :

Panneaux solaires en silicium amorphe. Ce type de panneau solaire, l'une des alternatives les moins chères du marché, contient des films minces d'une forme non cristalline de silicium appelé silicium amorphe (a-Si), qui fonctionne comme un matériau semi-conducteur. L'efficacité des cellules solaires est d'environ 6 à 13 pour cent.

Panneaux solaires en silicium polycristallin.Ces panneaux solaires contiennent des fragments de silicium polycristallin de haute pureté, fondus ensemble en fines tranches qui forment les cellules solaires.

Wikimedia Commons/Mariojan Photo

Ces panneaux solaires à base de silicium contiennent de nombreux cristaux, ce qui rend plus difficile le déplacement des électrons à travers eux. Par conséquent, le taux d’efficacité de ce type de panneau solaire est généralement d’environ 13 à 16 pour cent.

Panneaux solaires en silicium monocristallin. Constitués de silicium monocristallin pur organisé en tranches, ces panneaux solaires ont une couleur noir foncé et un taux d'efficacité d'environ 17 à 24 pour cent. Cependant, leur fabrication peut être complexe et coûteuse.

Société américaine de l'énergie solaire

Ensuite, nous avons des panneaux solaires en pérovskite, constitués de composés structurés en pérovskite comme couche absorbant la lumière. Ce sont des composés basés sur la structure cristalline du titanate de calcium, qui permet l'incorporation de différents cations (ions chargés positivement).

Les panneaux solaires à base de pérovskite fabriqués à partir de pérovskites aux halogénures de plomb sont peu coûteux et plus efficaces que les panneaux solaires à base de silicium (le taux d'efficacité est d'environ 25 %). Cependant, ils sont facilement dégradés par l’humidité, la chaleur, la lumière et d’autres facteurs.

Wikimedia Commons/Stanford ENERGY, Mark Shwartz

En raison de leur courte durée de vie, ces panneaux solaires ne sont actuellement pas compétitifs sur le marché. Pourtant, leurs autres caractéristiques sont prometteuses et les scientifiques n’ont pas renoncé à rechercher de nouvelles façons d’augmenter la stabilité, la durabilité et l’efficacité des panneaux.

C’est là qu’intervient le lycopène, le « pigment de la tomate ».

Le lycopène est un antioxydant naturel. A ce titre, il inhibe l’oxydation, la réaction chimique responsable des radicaux libres.

Les radicaux libres sont des ions, des atomes ou des molécules comportant un nombre impair d'électrons. Cela les rend instables et ils peuvent activer des réactions qui modifient l’ADN, produisant ainsi des dommages cellulaires dans les organismes vivants.

Le lycopène se fixe aux radicaux libres générés par le rayonnement ultraviolet du Soleil, les rendant ainsi plus stables. De cette façon, le pigment protège les tomates et autres fruits rouges des rayons UV en réduisant les dommages cellulaires dans leurs tissus cutanés.

Wikimedia Commons/Jeff Dahl

Sachant cela, les chercheurs chinois ont émis l’hypothèse que le lycopène pourrait réduire la dégradation des panneaux solaires en pérovskite produite par les rayons UV, améliorant ainsi leur durabilité.