R&D : 26,1% de rendement pour une cellule solaire en silicium monocristallin

En Allemagne, des chercheurs de l’Institut pour la recherche sur l’énergie solaire de Hameln (ISFH) et de l’Université Leibniz de Hanovre viennent de faire la démonstration d’un rendement de conversion record de 26,1% (± 0,31%) pour une cellule solaire de 4 cm2 en silicium monocristallin sur un substrat de type p, certifié par un laboratoire indépendant. Le travail des chercheurs porte désormais sur un possible transfert en production.

Cette cellule solaire se distingue aussi parce qu’elle est réalisée sur un substrat de type p (positif) et non pas de type n (négatif) plus généralement à la base des records en termes de rendement de conversion. « Notre résultat prouve qu’il n’est pas indispensable de recourir à du silicium type n, à des procédés de diffusion de bore ou encore de faire croître une couche de silicium amorphe en technologie hétérojonction pour aboutir à de très hauts rendements. Il existe d’autres voies à explorer pour atteindre de tels objectifs à des coûts potentiellement moindres », ne manque ainsi pas de souligner Rolf Brendel, directeur général de l’ISFH. De fait, les rendements de conversion supérieurs à 25% ont tous été atteints jusqu’ici avec des cellules solaires sur substrat de type n en combinaison avec l’un ou l’autre des procédés cités, qui peuvent s’avérer relativement onéreux. Le solaire sur silicium de type p est, par contre, la technologie largement dominante sur le marché mondial du photovoltaïque, car présent dans près de 90% des installations solaires.

Pour la cellule solaire de l’ISFH, les chercheurs surtout optimisé les jonctions au niveau des contacts en les plaçant sur la face arrière (augmentant par là la surface active en face avant) et en réduisant les pertes. L’ouverture des contacts à l’arrière est réalisée par un procédé laser déjà industrialisé, et non plus par lithographie, et la métallisation est ensuite faite par sérigraphie. Ce qui ouvre la voie à un transfert potentiel vers une ligne classique de production.

La société Centrotherm a fourni l’apport industriel aux deux groupes de chercheurs de l’ISFH et du laboratoire MBE (matériaux et composants électroniques) de l’Université Leibniz de Hanovre avec un réacteur LPCVD (Low-pressure Chemical Vapor Deposition, ou dépôt chimique en phase vapeur à pression sous-atmosphérique) pour la croissance de silicium polycristallin sur les contacts. Wacker a contribué au projet avec son savoir-faire dans le traitement des tranches de silicium à haute température. Les travaux sont subventionnés par le ministère allemand de l’industrie et l’état fédéral de Basse-Saxe.

Les détails techniques seront dévoilés dans le cadre de la conférence SiliconPV 2018 qui se déroule à Lausanne du 19 au 21 mars 2018 (voir aussi notre article Agenda du solaire PV et/ou thermique), lors d’une présentation (Laser Contact Openings for Local Poly-Si-Metal Contacts, par Felix Haase de l’ISFH) le 19 mars prochain.