Cette cellule solaire hybride produit de l'hydrogène et de l'électricité
Source : Futura Sciences

par Nathalie MayerJournaliste
Publié le 02/11/2018

Les systèmes d'électrolyse de l'eau manquent d'efficacité. Mais des chercheurs
pourraient avoir trouvé une solution astucieuse au problème. Ils ont développé
une cellule solaire capable de transformer l'eau en hydrogène tout en
produisant de l'électricité utilisable par ailleurs. 

Parmi les pistes explorées dans
le secteur des énergies renouvelables, il y a celle de l'électrolyse de l'eau
grâce à une cellule solaire. L'idée : produire de l'hydrogène à partir
seulement d'un peu d'eau et de lumière du soleil. Mais les dispositifs
d'hydrolyse restent trop peu efficaces. Leurs propriétés optiques, électriques
et chimiques restent à optimiser. À la recherche de solutions nouvelles, des
chercheurs du Laboratoire national Lawrence Berkeley et du Centre commun de
photosynthèse artificielle (États-Unis) ont mis au point une « cellule hybride
photoélectrochimique et voltaïque (HPEV) », un dispositif qui transforme la
lumière du soleil non pas seulement en hydrogène, mais aussi en électricité. 

Comme une voiture en première vitessePrécisons que les cellules solaires
destinées traditionnellement à l'électrolyse de l'eau sont constituées d'un
empilement de matériaux. Ils absorbent chacun une partie des longueurs d'onde
qui composent la lumière du soleil. Et ce faisant, ils génèrent un courant
électrique qui permettra de transformer l'eau en oxygène et en hydrogène. 
L'électrolyse de l'eau permet de décomposer l'eau en dioxygène et en
dihydrogène à l'aide d'un courant électrique. Lorsque ce dernier est issu de
sources renouvelables comme le soleil, l'hydrogène est dit propre. Et grâce à
l'idée de chercheurs américains, le procédé pourrait bientôt devenir
suffisamment efficace pour éveiller les intérêts. © harunyigit, Fotolia. 

Un rendement presque triplé. 
L'ennui dans les dispositifs actuels, c'est que la
plupart des électrons ainsi excités dans le silicium relativement efficace qui
constitue la cellule n'ont nulle part où aller. Ils perdent leur énergie. «
Comme si une voiture n'était jamais utilisée qu'en première vitesse », raconte
Gideon Segev, l'auteur principal de l'étude. 
C'est pourquoi les chercheurs américains proposent aujourd'hui une solution
étonnamment simple : ajouter un contact supplémentaire à la surface du
composant en silicium. Ainsi, le courant produit se divise en deux. Une partie
sert toujours à produire de l'hydrogène. L'autre partie - qui était jusqu'alors
perdue - est exploitée sous forme d'électricité verte. Les simulations et un
prototype ont pu confirmer la validité de l'idée. Selon les chercheurs, le
rendement d'une cellule solaire classique, au silicium et au vanadate de
bismuth, est de moins de 7 %. En revanche, leurs cellules HPEV, si elles
continuent à produire de l'hydrogène, à hauteur de quelque 7 %, produisent
aussi de l'électricité avec un rendement d'environ 13,5 %. Ce qui leur assure
un rendement global de quelque 20 %. 

Ce qu'il faut retenir : 
Les systèmes qui produisent de l'hydrogène à partir d'eau
et de lumière du soleil manquent d'efficacité. Pour les rendre plus
intéressants, des chercheurs proposent de les hybrider en leur faisant non
seulement produire de l'hydrogène, mais aussi de l'électricité. Ils annoncent
ainsi un rendement total de 20 % lorsque celui d'une cellule solaire classique
ne dépasse pas les 7 %. 

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sera produite par des hydrogénérateurs, deux éoliennes à axe vertical, des
panneaux photovoltaïques et une pile à combustible. C'est une première mondiale
pour un bateau : cette pile utilisera de l'hydrogène produit à bord par
électrolyse de l'eau. Energy Observer est donc d'abord un démonstrateur
technologique. 

Liens externes
A Solar Cell That Does Double Duty for Renewable Energy
Hybrid photoelectrochemical and photovoltaic cells for simultaneous production
of chemical fuels and electrical power

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