Des cellules solaires n-PERT « kerfless » atteignent 22,5% de rendement en laboratoire

Le centre de R&D belge Imec et la société américaine Crystal Solar dévoilent des cellules solaires en technologie silicium n-PERT (Passivated Emitter, Rear Totally Diffused, sur substrat n) avec un rendement de conversion de 22,5%, réalisées sur un substrat silicium par croissance épitaxiale, donc sans trait de coupe (kerfless). Le procédé vise à réduire les coûts de fabrication des cellules solaires. La jeune pousse allemande NexWafe, active sur le même créneau, vient, elle, de lever 6 millions d’euros auprès de l’investisseur suisse Lynwood pour financer la commercialisation de sa technologie.

En évitant de passer par les diverses étapes de la production conventionnelle (croissance du silicium en lingot, sciage en tranches, etc), cette approche dite kerfless résulterait non seulement en des coûts moindres par Watt mais diminuerait aussi le montant des investissements nécessaires pour monter une usine. Les chercheurs de l’Imec ont adapté leur technologie propriétaire n-PERT Si pour s’aligner sur les caractéristiques du procédé Direct Gas to Wafer de Crystal Solar. Ils ont travaillé sur des tranches de type n de 160 à 180 µm d’épaisseur obtenues par croissance épitaxiale, avec des émetteurs p+ intégrés sur la face arrière, un champ sélectif en face avant obtenu par dopage laser, une passivation Al2O3 en surface de l’émetteur et des contacts métallisés au Ni/Cu pour réaliser des cellules solaires de 156 x 156 mm2 à 22,5% de rendement (certifié par le CalLab de l’institut Fraunhofer ISE), sur la ligne de pré-production industrielle de l’institut belge. Le chemin se dégage pour la commercialisation. « Nous pensons atteindre les 23% de rendement de conversion dans un futur très proche », se réjouit T.S. Ravi, CEO de Crystal Solar. La société créée en 2008 est en train de qualifier les tranches réalisées sur sa ligne pilote de Santa Clara, en Californie, auprès d’un nombre de fabricants de cellules solaires.

Vers une usine de 250 MWc pour NexWafe ?

La société allemande NexWafe, essaimage de l’Institut Fraunhofer ISE de Fribourg (Allemagne) en juin 2015, prévoit de se doter à moyen terme d’une ligne de production de 250 MWc de cellules solaires pour sa technologie kerfless EpiWafer. Dans un premier temps, une ligne pilote devrait démarrer l’an prochain. La jeune pousse a essaimé du FhG ISE avec une aide de moins d’un million d’euros de financement de démarrage (seed funding) pour industrialiser la technologie développée en interne depuis plus de dix ans. Le procédé permet la croissance d’une fine couche de silicium monocristallin sur un substrat de support, retiré une fois que la tranche monocristalline est complète et réutilisable. Le procédé de fabrication est dit disruptif et fait appel à un dépôt en phase vapeur sous pression atmosphérique (APCVD) à des températures pouvant atteindre 1300°C, une technique éprouvée dans l’industrie du semiconducteur et adaptée au photovoltaïque notamment en terme de productivité. La startup avait obtenu un rendement de conversion de 20% en septembre dernier (voir notre article). Des échantillons commerciaux devraient être disponibles d’ici fin 2016.