Rendement de conversion : 33,3% pour une cellule solaire à jonctions multiples !

Un tiers de l’énergie lumineuse captée par une cellule solaire transformée en énergie électrique ! C’est le résultat obtenu par des chercheurs de l’institut Fraunhofer des systèmes d’énergie solaire (Fraunhofer ISE) de Fribourg/Brisgau en Allemagne. En coopération avec l’équipementier EVG, ils ont mis au point une « cellule solaire multiple » avec une base en silicium, qui affiche un rendement de conversion de 33,3%*.

Une cellule solaire à jonctions multiples réalisée en matériaux semiconducteurs composés III-V et silicium convertit 33,3% de la lumière solaire en électricité.

Dès novembre 2016, l’équipe de chercheurs avait réussi à passer la barre des 30% (voir notre article), un record amélioré à 31,3% en mars 2017 (voir notre article).

La technologie utilisée par les chercheurs met en œuvre de fines couches de 1,9 µm d’épaisseur de matériaux semiconducteurs composés III-V, successivement déposées sur une cellule solaire en silicium par des jonctions de type wafer bonding. La lumière solaire visible (300 à 670 n de longueur d’onde) est absorbée par une première cellule solaire en Gallium-Indium-Phosphure (GaInP), la part infrarouge (500 à 890 nm) du spectre solaire par de l’arséniure de gallium (GaAs) et les plus longues ondes de lumière, de 650 à 1180 nm, par le silicium (Si). L’empilage de couches et de jonctions permet d’augmenter de façon significative le taux d’absorption, et donc le rendement de conversion. Sur la cellule solaire multiple finale, la structure complexe n’est pas visible, mais seules la face avant et la face arrière, chacune équipées d’un contact classique. La cellule est ainsi simplement intégrable dans un module. Un équipement EVG580 ComBond d’EVG a été utilisé pour procéder aux jonctions puis au laminage des couches.

« Le photovoltaïque est un des plus importants piliers de la transition énergétique . Les coûts ont tellement baissé qu’il représente désormais une alternative aux énergies conventionnelles. Mais l’évolution des procédés n’est de loin pas terminée, et ces nouveaux résultats montrent comment nous augmentons les rendements de conversion avec une réduction de la quantité de matériaux utilisée. Nous arrivons ainsi à non seulement optimiser encore les coûts mais aussi à produire l’électricité solaire de façon plus sobre au niveau de la consommation des ressources », souligne Andreas Bett, directeur du Fraunhofer ISE.

Avant de passer au stade industriel, il faudra encore réduire encore les coûts de la croissance épitaxiale des couches et de la technologie de jonction avec le silicium. Les chercheurs continuent leurs travaux dans un nouveau laboratoire inauguré l’an passé (voir notre article).

Le projet auquel travaille l’équipe de chercheurs autour de Romain Cariou est subventionné par l’Union européenne dans le cadre du programme d’aides Marie Curie ainsi que du projet NanoTandem, et par le ministère allemand de l’économie et de l’énergie (BMWi) dans le cadre du projet PoTaSi.