Oxford PV et Fraunhofer ISE développent un module photovoltaïque tandem plein format avec un rendement record de 25%

Une équipe de recherche de l’Institut Fraunhofer ISE pour les systèmes d’énergie solaire a fabriqué un module photovoltaïque utilisant des cellules solaires tandem pérovskite-silicium d’Oxford PV avec un rendement de 25% et une puissance de 421 watts sur une superficie de 1,68 m2. Il s’agit du module solaire tandem silicium-pérovskite le plus efficace au monde au format industriel.

Pour la production, les scientifiques ont utilisé des systèmes du Module-TEC de Fraunhofer ISE, déjà utilisés dans la production de masse, et ont optimisé les processus pour la technologie tandem. Oxford PV, une spin-off de l’Université d’Oxford, produit des cellules solaires au silicium pérovskite au format M6 avec un rendement de 26,8% en petites séries dans son usine de Brandebourg. La production commerciale de ces cellules solaires tandem va commencer cette année.

« Ce nouveau record mondial constitue une étape clé pour Oxford PV et prouve que nos cellules solaires tandem peuvent offrir des performances record lorsqu’elles sont assemblées en modules solaires », déclare David Ward, p-dg d’Oxford PV. Les cellules tandem pérovskite-silicium ont un potentiel d’efficacité théorique de plus de 43%, contre moins de 30% pour les cellules solaires au silicium. Une équipe de recherche du Fraunhofer ISE a désormais fabriqué un module photovoltaïque verre-verre avec une efficacité de 25% (sur la base de la « zone éclairée désignée ») à partir des cellules solaires photovoltaïques d’Oxford.

« Cela le rend plus efficace que n’importe quel module photovoltaïque en silicium de format industriel jamais construit. Le fait que des technologies compatibles avec la production de masse aient été utilisées pour sa production démontre l’énorme potentiel de la technologie tandem pour l’industrie photovoltaïque », déclare le professeur Dr. Stefan Glunz, responsable du photovoltaïque chez Fraunhofer ISE.

Étant donné que la couche de pérovskite des cellules tandem est sensible à la température, l’équipe de recherche a développé des procédés à basse température pour interconnecter et encapsuler les cellules solaires, qui préservent également les cellules sur le plan mécanique.

« Ces procédés conviennent à la production industrielle de masse et peuvent être mis en œuvre sur des systèmes commerciaux ; une adaptation des lignes de production de modules photovoltaïques actuelles peut être facilement mise en œuvre », assure le Dr. Achim Kraft, chef de groupe pour la technologie de connexion chez Fraunhofer ISE. « Les cellules solaires ont été reliées par collage conducteur. Ce type de connexion est utilisé à l’échelle industrielle dans le module-TEC du Fraunhofer ISE. À l’avenir, nous testerons également l’alternative consistant à souder les cellules solaires à basse température », poursuit le Dr. Achim Kraft.

Pour la mesure, les modules photovoltaïques CalLab de Fraunhofer ISE ont utilisé un nouveau simulateur solaire multispectral qui peut être utilisé pour déterminer l’efficacité des modules photovoltaïques en tandem. Les deux couches de cellules doivent être éclairées par différentes sources de lumière LED dans les conditions dans lesquelles elles produiraient de l’électricité sous la lumière naturelle du soleil, afin de pouvoir obtenir des informations précises et reproductibles sur les performances du module solaire. L’efficacité a été calculée sur la surface désignée de 1,68 m2. Étant donné que les méthodes de mesure actuellement standardisées ne peuvent pas être entièrement transférées à cette nouvelle technologie, la méthode utilisée a en outre été validée par des mesures en extérieur. Les équipes de projet du Fraunhofer ISE et d’Oxford PV visent désormais la certification du module photovoltaïque. Des tests intensifs de stabilité à long terme sont déjà en cours dans les chambres climatiques du Module PV TestLab du Fraunhofer ISE.

© Fraunhofer ISE / photo: Bernd Schumacher