Photovoltaïque : ce sont les premiers panneaux solaires « diamant » qui pourraient tout changer (et dire adieu au silicium)
La production de panneaux solaires « diamant » transforme le paysage énergétique photovoltaïque, offrant une nouvelle frontière en matière d'efficacité et de durabilité.
Ces dernières années, l’énergie photovoltaïque a doublé à l’échelle mondiale, y compris dans les pays en développement. L'une des innovations les plus révolutionnaires dans ce domaine sont les premiers panneaux solaires en diamant, créés presque de toutes pièces, qui promettent de révolutionner la production d'électricité. Sommes-nous peut-être face à une invention du 21e siècle ? Tous les éléments semblent le confirmer.
Traditionnellement, l’énergie photovoltaïque repose sur des cellules au silicium, à la fois monocristallines et polycristallines. Puis vint la pérovskite, révolutionnant les limites connues de l’efficacité. Aujourd'hui, les experts ont produit le premières cellules solaires « diamant ». Ce produit innovant marque une nouvelle phase dans la recherche incessante d'innovations en matière de cellules solaires, s'éloignant du silicium comme matériau principal. Cela est dû aux propriétés du diamant, connu pour sa résistance à l’usure, sa capacité thermique élevée et sa conduction efficace de l’énergie thermique.
Contrairement aux panneaux à base de silicium, les panneaux solaires « diamant » peuvent être fabriqués directement à partir de CO2 et de CH4 atmosphériques, ou de méthane, éliminant ainsi le besoin d'étapes de fabrication à forte intensité énergétique. Ce résultat est rendu possible par une méthodologie connue sous le nom de dépôt chimique en phase vapeur (CVD).
Le diamant possède plusieurs propriétés exceptionnelles qui le rendent avantageux pour l’ingénierie solaire. Premièrement, il possède la conductivité thermique la plus élevée de tous les matériaux connus, ce qui permet d’éliminer rapidement l’excès de chaleur susceptible de dégrader les cellules et de les aider à atteindre une efficacité maximale. De plus, c’est l’un des matériaux les plus efficaces pour la mobilité électronique, permettant le transport efficace des porteurs de charge générés par l’absorption de la lumière solaire.
Une autre caractéristique notable du diamant est sa large bande interdite, qui représente l'énergie nécessaire au transfert des électrons de la bande de valence à la bande de conduction, permettant l'absorption et la conversion d'une gamme plus large du spectre solaire, y compris les rayons violets et ultraviolets.
Comment ont été créés les panneaux solaires « diamant » ?
La production de panneaux solaires en diamant se fait par dépôt chimique en phase vapeur (MCV), une technique qui permet de créer des films de diamant à partir d'un mélange de carbone et d'hydrogène, souvent constitué de méthane et d'hydrogène. Les mélanges gazeux sont introduits dans une chambre à vide, où ils sont activés par la chaleur et d'autres formes d'énergie telles que la chaleur des micro-ondes, le filament chaud ou le plasma. Dans le processus CVD, un hydrocarbure gazeux se décompose et du carbone atomique est déposé sur un substrat tel que du silicium ou du métal, créant une fine couche de diamant.
Le substrat constitue le support sur lequel le diamant se forme, et les caractéristiques de surface du substrat influencent de manière significative les propriétés du film de diamant et sa direction de croissance. Cette technologie a ouvert la porte à une nouvelle façon d'exploiter l'énergie photovoltaïque résiduelle, qui autrement serait perdue dans l'environnement, accélérant ainsi la récupération des investissements. Il n’y a plus d’excuses pour ne pas adhérer à l’autoconsommation.
Source: OST – MIT
