L'énergie solaire, la troisième plus grande source d'énergie renouvelable après l'hydroélectricité et l'éolien, est devenue une alternative propre, durable et puissante aux combustibles fossiles. La lumière du soleil frappant la Terre représente plus de 10 000 fois la consommation totale d'énergie dans le monde, et les technologies permettant de récolter autant d'énergie solaire que possible se multiplient rapidement. Depuis les premiers panneaux solaires commerciaux au silicium créés par les laboratoires Bell en 1954, les technologies les plus courantes utilisent aujourd'hui différentes formes de cellules solaires à base de silicium et convertissent jusqu'à 20 % de la lumière du soleil en électricité.

Des matériaux innovants pour une meilleure performance

Une cellule solaire typique se compose de matériaux semi-conducteurs tels que le silicium de type p et n avec une jonction pn en couches connectée à un circuit externe. L'éclairage solaire sur le panneau solaire provoque l'éjection d'électrons du silicium. Les électrons éjectés sous un champ électrique interne créent un flux à travers la jonction pn et le circuit externe, entraînant un courant. Avec un marché en croissance rapide et le développement d'applications créatives, la R&D sur des matériaux innovants pour l'énergie solaire est à son apogée pour atteindre une efficacité maximale du solaire à l'électricité à faible coût. Trois types de matériaux semi-conducteurs hautement étudiés d'aujourd'hui sont le Si cristallin, les films minces et les cellules solaires à pérovskite de nouvelle génération. Le silicium cristallin est le matériau semi-conducteur le plus utilisé dans les panneaux solaires, occupant plus de 90 % du marché photovoltaïque mondial, bien que son efficacité soit nettement inférieure à la limite théorique. Des cellules solaires fabriquées à partir de matériaux alternatifs à faible coût et à haute efficacité font leur apparition. Les cellules solaires à couche mince de deuxième génération apparaissent comme l'une des technologies photovoltaïques les plus prometteuses en raison de leur conception étroite d’où des couches absorbant la lumière 350 fois plus petites que les panneaux Si standard, de leur légèreté, de leur flexibilité et de leur facilité d'installation.