Comment l’efficacité des panneaux photovoltaïques a-t-elle augmenté au fil du temps ?

¿Cómo ha aumentado la eficiencia de los paneles fotovoltaicos a lo largo del tiempo?
Table
  1. Quelle était l’efficacité des premiers panneaux solaires ?
  2. Comment l’efficacité des panneaux solaires a-t-elle augmenté au fil du temps ?


Comment l’efficacité des panneaux photovoltaïques a-t-elle augmenté au fil du temps ?

L’efficacité des panneaux solaires a considérablement augmenté depuis les premières cellules solaires dans les années 1880. À l’époque, le rendement des cellules solaires était inférieur à 1 %. Aujourd’hui, les scientifiques créent des panneaux solaires à haut rendement pouvant atteindre près de 50 % d’efficacité. L’efficacité moyenne des panneaux solaires commerciaux est environ la moitié de celle-ci.

Cependant, compte tenu des progrès réalisés au cours des dernières décennies, on peut espérer que cette technologie solaire hautement efficace sera bientôt accessible à tous. Atteindre une efficacité de 50 % contribuerait de manière significative à réduire notre empreinte carbone.

Quelle était l’efficacité des premiers panneaux solaires ?

Les premiers panneaux solaires avaient un rendement inférieur à 1 %. Charles Fritts fut le premier à créer une cellule solaire, utilisant du sélénium recouvert d'une fine couche d'or. Bien que sa cellule solaire ait atteint un rendement de 1 %, elle a incité d’autres scientifiques à améliorer et à créer des cellules solaires à haut rendement.

Comment l’efficacité des panneaux solaires a-t-elle augmenté au fil du temps ?

D'un début modeste d'un rendement de seulement 1 %, ce n'est qu'en 1954 qu'une augmentation significative a été constatée lorsque les Bell Labs ont créé la première cellule solaire en silicium avec un rendement de près de 6 %. L'année suivante, Hoffman Electronics a atteint un rendement de 2 % et a continué à s'améliorer jusqu'à atteindre 14 % en 1960. Depuis lors, le rendement moyen des panneaux a augmenté avec l'introduction de nouveaux types de cellules solaires.

Quelle est l’efficacité des panneaux solaires aujourd’hui ? Les panneaux les plus performants ont actuellement un rendement d'environ 22,8 %. Même si cela semble peu, ils sont bien plus puissants que ceux fabriqués il y a plus de 60 ans. En outre, on peut espérer une forte augmentation de l’efficacité dans un avenir proche, puisque les chercheurs ont atteint un rendement record de 39,2 % avec une cellule solaire au silicium.

Première maison équipée d'un panneau solaire photovoltaïque :

Déjà en 1973, la première maison à énergie solaire avait été construite, réalisée par l'Université du Delaware, aux États-Unis.

Premiers panneaux solaires photovoltaïques sur le toit d'une maison individuelle

Baptisé « Solar One » (First Solar), le projet utilisait un hybride d’énergie solaire thermique et photovoltaïque.

L’augmentation de l’efficacité des panneaux solaires au fil du temps est la suivante :

  • 1883:
    • L'inventeur Charles Fritts crée la première cellule solaire utilisant du sélénium recouvert d'une fine couche d'or.
    • Efficacité : moins de 1 %.
  • 1941:
    • Russel Ohl invente la première cellule solaire au silicium, mais celle-ci avait encore un rendement inférieur à 1 %.
  • 1954:
    • Les chercheurs des Bell Labs inventent la première cellule solaire au silicium pratique avec un rendement de 6 %.
    • Ils ont également créé le premier panneau solaire en plaçant ensemble plusieurs bandes de cellules solaires en silicium.
  • 1955:
    • Hoffman Electronics crée une cellule solaire commerciale en silicium avec un rendement de 2 %.
  • 1960:
    • Hoffman Electronics augmente l'efficacité de sa cellule solaire commerciale à 8 %.
    • L'efficacité des cellules solaires commerciales de Hoffman Electronics augmente à 9 %.
  • 1976:
    • Hoffman Electronics crée une cellule solaire commerciale avec un rendement de 10 % en introduisant l'utilisation d'un contact de grille, qui réduit la résistance de la cellule.
    • Hoffman Electronics atteint un rendement de 14 % en matière de cellules solaires commerciales.
  • 1980:
    • Les Laboratoires RCA créent la première cellule solaire en silicium amorphe avec un rendement de 2,4 %.
  • 1985:
    • L'Energy Conversion Institute développe la première cellule solaire à couche mince dont l'efficacité dépasse 10 %.
  • 1992:
    • Des chercheurs de l'Université du Pays de Galles en Australie créent une cellule solaire commerciale en silicium avec un rendement de plus de 20 %.
    • L'Université de Floride crée une cellule solaire à couche mince avec un rendement de 15,89 %.
  • 2012:
    • Solar Frontier crée une cellule solaire à couche mince avec un rendement de 17,8 %.
  • 2016:
    • SunPower bat son précédent record avec une cellule solaire commerciale en silicium ayant un rendement de 24,1 %.
    • SunPower atteint un rendement de 22,8 % avec ses cellules solaires commerciales au silicium.
  • 2019:
    • Solar Frontier atteint un rendement de 23,35 % dans sa technologie de cellules solaires à couches minces.
    • Des chercheurs du Laboratoire national des énergies renouvelables (NREL) battent le record en développant une cellule solaire en silicium avec un rendement de 39,2 % sous « une seule illumination solaire ». Une autre variante de la cellule peut atteindre une efficacité de 47,1 % sous un éclairage concentré.

Différentes technologies ont fait progresser l’efficacité des cellules photovoltaïques :

  • Fin des années 1950 : Cellules solaires monocristallines : cellules solaires monocristallines Ils sont faits de une seule feuille de silicium comme semi-conducteur au lieu de plusieurs cristaux de silicium, comme c'est le cas avec cellules solaires polycristallines . Cette avancée a porté l’efficacité possible de 1 % à environ 6 %, faisant de l’énergie solaire une option viable pour la production d’énergie.
  • 1983 — Technologie de suivi solaire : les panneaux génèrent plus d’énergie lorsqu’ils reçoivent plus de lumière directe du soleil. Au début des années 80 le premier système de montage de suivi solaire a été inventé . Cela n’a pas augmenté les performances cellulaires, mais a permis une plus grande production tout au long de la journée.
  • Milieu des années 1980 : Revêtements antireflet : Les revêtements antireflet aident à empêcher l'énergie solaire de rebondir sur la paroi arrière du panneau solaire et d'être perdue dans l'environnement. Ces revêtements ont été développés dans les années 1980 et de nombreuses itérations et améliorations ont été apportées depuis.
  • 1988 – Cellules solaires multi-jonctions : Les cellules multijonctions, également connues sous le nom de cellules tandem ou cellules tandem à pérovskite, sont fabriquées à l'aide de divers matériaux absorbant la lumière pour capter une gamme plus large d'énergie solaire. Dans les années 80, ceux-ci atteignaient un rendement maximum d’environ 40 %. Cependant, étant donné le coût de leur production, cette technologie n’était utilisée que pour des applications spécifiques, comme la production d’énergie dans l’espace.
  • 1989 — Technologie PERC : La première cellule solaire avec émetteur passivé et contact arrière (PERC) a été inventée. Cette technologie a amélioré l'efficacité de plus de 10 % car elle a permis de réabsorber l'énergie solaire qui aurait normalement été perdue.
  • 2010 — Panneaux bifaciaux : Les panneaux bifaciaux emprisonnent essentiellement l’énergie solaire entre deux surfaces jusqu’à ce qu’elle puisse être absorbée par les cellules solaires situées à l’intérieur. Cette technologie a été inventée dans les années 1970, mais n’est devenue populaire que vers 2010 en raison de limitations de production et de coûts.
  • Début des années 2020 : cellules solaires tandem pour la production commerciale : Les cellules solaires tandem ou multi-jonctions développées à la fin des années 1980 ont commencé à être viables pour une utilisation dans les systèmes solaires résidentiels. Ils ont augmenté l'efficacité potentielle de 25 % supplémentaires et pourraient permettre aux systèmes solaires domestiques d'atteindre des efficacités d'environ 30 %.

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