31,6% de rendement pour une cellule solaire silicium-pérovskite de 1 cm² développée par Fraunhofer ISE

Des scientifiques de l’Institut Fraunhofer pour les systèmes d’énergie solaire (Fraunhofer ISE) ont réussi à produire en laboratoire une cellule solaire tandem silicium-pérovskite avec un rendement de 31,6%. Cette cellule solaire de 1 cm² est particulière dans la mesure où la couche de pérovskite de la cellule supérieure a été déposée sur une cellule solaire à hétérojonction en silicium texturée industriellement en utilisant une voie de fabrication hybride.

L’utilisation de cellules solaires en silicium standard texturées et l’application uniforme de la couche de pérovskite sur la surface texturée sont des conditions préalables importantes pour la production industrielle de cellules solaires tandem silicium-pérovskite, explique le laboratoire allemand.

© Fraunhofer ISE – Image au microscope à balayage électronique de la cellule solaire silicium pérovskite-optimisée.

Les cellules solaires industrielles en silicium sont texturées avec des pyramides de la taille d’un micromètre afin de guider davantage de lumière solaire dans la cellule solaire et de réduire les pertes par réflexion. L’utilisation de cette norme industrielle comme base pour les cellules solaires tandem pérovskite-silicium conduit à des rendements énergétiques plus élevés et facilite l’intégration du nouveau type de cellule dans les processus de fabrication établis.

« Cependant, la surface pyramidale de la cellule solaire en silicium représente un défi pour la cellule supérieure du tandem pérovskite-silicium. En fait, une méthode spéciale est nécessaire pour appliquer la couche de pérovskite de manière uniforme sur la surface texturée du silicium. Dans nos laboratoires, nous travaillons sur un processus hybride combiné de dépôt en phase vapeur et de dépôt chimique par voie humide pour surmonter cet obstacle », explique le Dr Juliane Borchert, chef de groupe Matériaux et interfaces pérovskites au Fraunhofer ISE.

© Fraunhofer ISE

Pour la sous-cellule inférieure, les chercheurs du Fraunhofer ISE ont utilisé une cellule solaire standard en silicium du type actuellement utilisé dans l’industrie. La cellule solaire tandem fabriquée au Fraunhofer ISE intègre les résultats des projets de recherche « PrEsto » et « MaNiTU » ainsi que le soutien d’un échange intensif avec des scientifiques de l’Université des sciences et technologies du roi Abdallah (KAUST). Le rendement de 31,6% a été certifié par le laboratoire d’étalonnage accrédité CalLab du Fraunhofer ISE. Il s’agit du rendement le plus élevé à ce jour pour une cellule solaire silicium-pérovskite fabriquée à partir d’une cellule solaire en silicium texturée industriellement et utilisant la voie de dépôt hybride pour la couche de pérovskite.

« Pour atteindre cette valeur, nous nous sommes concentrés sur la cellule supérieure en pérovskite et avons notamment optimisé la passivation entre la couche de pérovskite et la couche de transport d’électrons. Nous pensons que d’autres augmentations du rendement seront possibles en apportant des améliorations à la cellule inférieure en silicium », ajoute Juliane Borchert.

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