Le marché du photovoltaïque connaît une forte expansion depuis plusieurs années. Cette popularité de l’énergie solaire, aussi bien auprès des professionnels que des particuliers, pousse les chercheurs à développer des modèles de plus en plus performants. Face à la limite de rendement théorique des panneaux solaires au silicium, un nouveau type de cellule solaire a été conçu, mélangeant deux matériaux : il s’agit des panneaux Tandem.
Avec un rendement de 30% et une limite théorique bien plus élevée, cette technologie a déjà fait ses preuves en dépassant le rendement actuel des panneaux solaires classiques.
Mais après ? Quel est le potentiel des panneaux solaires Tandem ? Sont-ils déjà arrivés sur le marché ?
Mon Kit Solaire vous dit tout ce qu’il faut savoir sur cette nouvelle technologie !
Qu’est-ce qu’un panneau solaire Tandem ?
Définition d’un panneau solaire Tandem
Un panneau solaire Tandem est un panneau conçu à partir de cellules composées de deux matériaux conducteurs.
Actuellement, les panneaux photovoltaïques utilisent exclusivement du silicium, dopé aux pôles positifs et négatifs. Mais le silicium pose quelques problèmes :
- Il est plus coûteux à extraire que d’autres matériaux ;
- Il affiche une limite de rendement maximale de 24% et une limite théorique de 30%.
- Son utilisation est polluante en raison de son transport (maritime) et de son extraction.
Afin de réduire l’impact du silicium sur l’environnement et de produire des panneaux plus performants, des chercheurs ont choisi d’utiliser d’autres matériaux, moins chers et moins polluants. C’est ainsi qu’a été conçu le premier panneau solaire Tandem !
Le principe : utiliser deux matériaux, en tandem, dans une même cellule. Le plus souvent, un mélange pérovskite/silicium est utilisé.
Principe de fonctionnement :
Mais en bref, comment ça fonctionne ? Nous vous disons tout !
Combinaison de cellules en silicium et de pérovskite
Comme nous l’avons brièvement souligné plus haut, la base du panneau photovoltaïque Tandem est la combinaison de deux matériaux :
- Le silicium dans la couche inférieure ;
- La pérovskite dans la couche supérieure.
L’objectif étant d’avoir un panneau plus performant, tout en étant moins polluant et coûteux à produire.
Capture d’un spectre lumineux plus large
Mais comment ce mélange arrive-t-il à être plus performant que le silicium seul ? Le principe d’une cellule photovoltaïque est de convertir la lumière du soleil (ou plutôt les photons qu’elle contient) en énergie. Sauf que la lumière est divisée par une multitude de spectres lumineux. Le silicium n’arrive à capter et à convertir qu’une partie de ceux-ci, les spectres courts.
La pérovskite, elle, peut capter la lumière dans les spectres les plus élevés, permettant ainsi de convertir plus de photons en énergie.
Pourquoi choisir un panneau solaire Tandem
Mais alors, pourquoi faire le choix du panneau Tandem plutôt que des modèles classiques ? Quels sont leurs avantages et inconvénients ? On vous dit tout !
Avantages des panneaux solaires Tandem
Rendement énergétique supérieur par rapport aux panneaux classiques
Le principal avantage des panneaux solaires Tandem est leur capacité à offrir un rendement supérieur aux panneaux classiques. Le rendement moyen des panneaux classiques est de 15 à 24%. Le rendement moyen se situe autour de 19%.
Du côté des panneaux Tandem, les chercheurs ont été capables de produire des panneaux avec un rendement de 29,8%, et un rendement théorique dépassant les 43%.
Adapté aux faibles conditions de luminosité
Puisque le panneau solaire Tandem convertit plus de lumière en électricité, il est particulièrement adapté aux régions peu lumineuses. Même avec une faible luminosité, il peut convertir plus qu’un panneau classique, et ainsi maintenir une bonne production d’énergie.
Meilleure performance en cas de chaleur intense
Contrairement à ce qu’on pourrait penser, les fortes chaleurs ne sont pas idéales pour les panneaux solaires. Les modèles au silicium affichent un fonctionnement optimal à 25°C. Au-delà, les performances des panneaux baissent.
Avec la pérovskite, les cellules photovoltaïques sont plus résistantes à la chaleur, et peuvent maintenir une production maximale à des températures plus élevées.
Durée de vie prolongée grâce à une résistance améliorée
Les cellules composées de pérovskite semblent afficher une durée de vie plus élevée que les cellules de silicium pur. Ceci peut être dû à la stabilité de la pérovskite, ainsi qu’à sa résistance face aux aléas du temps. Cependant, le recul n’est pas suffisant pour certifier la durée de vie exacte des cellules Tandem.
Inconvénients des panneaux solaires Tandem
Coût d’installation plus élevé
Pour l’instant, la technologie des panneaux solaires Tandem est encore nouvelle, ce qui se traduit par un coût de production et d’installation élevé. On peut envisager que dans le futur, la démocratisation de cette technologie amènera les prix à la baisse, comme estimé au départ.
Technologie encore en phase d’amélioration et non disponible sur le marché
Les panneaux Tandem fonctionnent et semblent prometteurs, mais cette technologie est encore en phase de développement. La technologie doit être affinée, pour améliorer par exemple la réponse de la pérovskite face aux rayons ultraviolets et à l’oxygène.
Sensibilité des cellules pérovskite à l’humidité
En plus de l’oxygène et des ultraviolets, la pérovskite est sensible à l’humidité. Or, les panneaux solaires sont amenés à être installés sur les toitures et à affronter les éléments, comme la pluie.
Technologie en cours de développement non dispo sur le marché
Plusieurs barrières existent encore face à la mise sur le marché d’un module photovoltaïque Tandem, comme l’utilisation du plomb, un matériau toxique aussi bien pour la santé humaine que pour l’environnement.
Prix, rentabilité des panneaux solaires Tandem
Coût moyen des panneaux solaires Tandem
Les panneaux solaires Tandem n’étant pas encore mis sur le marché, il est impossible de connaître leur coût moyen. Nous pouvons cependant avoir la certitude que cette technologie doit, à terme, coûter moins cher que la conception de panneaux solaires classiques au silicium.
Retour sur investissement
Le retour sur investissement des panneaux Tandem doit théoriquement être plus rapide que celui des panneaux classiques. Si la technologie de panneaux Tandem intéresse les chercheurs, c’est parce qu’ils y voient une possibilité de produire des panneaux photovoltaïques plus performants, et à moindre coût. Ce qui assure un retour sur investissement intéressant.
Aides pour l’installation de panneaux solaires Tandem
Tout comme les panneaux photovoltaïques classiques, la technologie des panneaux Tandem profite logiquement des aides nationales et régionales à l’installation de panneaux solaires. On retrouve parmi ces aides :
- La prime à l’autoconsommation ;
- La TVA à taux réduit ;
- La vente de surplus à EDF OA.
Comparaison avec les panneaux solaires classiques
Quelles sont les principales différences entre les technologies au silicium et Tandem ? Voici un comparatif des panneaux solaires au silicium VS panneaux solaires Tandem.
| Caractéristiques | Panneau photovoltaïque classique | Panneau photovoltaïque Tandem |
| Rendement | 15% à 24% | 25% à 29,8% |
| Rendement maximal théorique | 30% | 43% |
| Durée de vie | Entre 25 et 35 ans | Encore incertaine |
| Coût à l’achat | 1,1 € / W | 0,33 € / W |
Conclusion
Avec les panneaux solaires Tandem, les chercheurs ont ouvert la voie à de nouveaux panneaux photovoltaïques, plus performants. L’efficacité actuelle de ces panneaux Tandem laisse espérer la création d’un module photovoltaïque offrant plus de puissance, pour une surface équivalente.
Mais cette innovation n’est pas encore prête à arriver sur le marché. L’industrie fait encore face à plusieurs défis afin de rendre cette technologie accessible au grand public.
Questions fréquentes sur les panneaux solaires Tandem
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