Rendement record de 16,09% pour le plus grand module PV à pérovskites réalisé par impression à jet d’encre

Panasonic revendique avoir atteint un record de rendement de conversion énergétique de 16,09% pour un module solaire à pérovskites (zone d’ouverture 802 cm² : 30 cm de long x 30 cm de large x 2 mm d’épaisseur), en mettant au point une technologie utilisant un substrat en verre et une méthode de revêtement sur une grande surface à base d’impression à jet d’encre.

Ceci a été réalisé dans le cadre du projet de la New Energy and Industrial Technology Development Organization (NEDO), qui travaille actuellement au « développement de technologies pour réduire les coûts de production d’énergie pour la production d’énergie photovoltaïque haute performance et haute fiabilité », afin de promouvoir l’adoption généralisée de la production d’énergie solaire.

Cette méthode d’impression par jet d’encre qui peut couvrir une grande surface, réduit les coûts de fabrication des modules. De plus, ce module léger, de grande surface et à haut rendement de conversion permet la production d’énergie solaire dans des endroits dans lesquels les panneaux solaires conventionnels étaient difficiles à installer, tels que des façades.

À l’avenir, NEDO et Panasonic continueront à améliorer les matériaux en couche de pérovskites, visant à obtenir un haut rendement comparable à celui des cellules solaires en silicium cristallin.

Des modules solaires plus légers et plus grands par rapport au silicium cristallin

Les cellules solaires à pérovskites (cellules dont la couche d’absorption de la lumière est composée de cristaux de pérovskite) ont un avantage structurel puisque leur épaisseur, comprenant une couche de production d’énergie, n’est qu’un centième de celle des cellules solaires en silicium cristallin, ce qui fait que les modules à pérovskites peuvent être plus légers que les modules en silicium cristallin. Leur légèreté permet plusieurs styles de positionnement tels que l’installation sur des façades et des fenêtres en utilisant une électrode conductrice transparente, favorable à l’adoption généralisée de Net Zero Energy Buildings (ZEB). Par ailleurs et étant donné que chaque couche peut être revêtue directement sur les substrats, elles peuvent être produite à moindre coût en comparaison de la technologie du procédé conventionnel. C’est pourquoi les cellules solaires à pérovskites attirent l’attention comme cellules solaires nouvelle génération.

Par contre et malgré le fait que la technologie à pérovskites ait atteint un rendement de conversion d’énergie de 25,2 %^*3, comparable aux cellules solaires en silicium cristallin, dans les cellules de petite taille, il était très difficile de déposer les matériaux de manière uniforme sur toute l’étendue de la surface concernée à l’aide de la technologie conventionnelle. Le rendement de conversion d’énergie a donc eu tendance à diminuer.   

Face à ce défi, la NEDO travaille au projet de « développement de technologies propres à réduire les coûts de génération d’énergie pour la génération d’énergie photovoltaïque haute performance et haute fiabilité ». Dans le cadre de ce projet, Panasonic a mis au point une technologie utilisant des substrats en verre et une méthode de revêtement sur grande surface à base de jet d’encre, comprenant la production et la syntonisation d’encre appliquée sur le substrat du module de cellules solaires à pérovskites. À travers ces technologies, Panasonic a atteint le plus haut rendement de conversion d’énergie du monde de 16,09 % pour le module de cellules solaires à pérovskites (zone d’ouverture 802 cm ² : 30 cm de long x 30 cm de large x 2 mm d’épaisseur).

En outre, l’adoption d’une méthode de revêtement de grande surface par jet d’encre dans le processus de fabrication permet également de réduire les coûts, et les caractéristiques de grande surface, de légèreté et de rendement de conversion élevé de ce module, permettent de produire de l’énergie solaire à haut rendement dans des endroits où les panneaux solaires classiques étaient difficiles à installer, comme les façades.

En se concentrant sur la méthode de revêtement par jet d’encre qui permet de revêtir la matière première de manière précise et uniforme, Panasonic a appliqué cette technologie à chaque couche de la cellule solaire, y compris la couche de pérovskites sur le substrat en verre, et a obtenu un rendement élevé de conversion d’énergie pour un module de grande surface.

En obtenant un processus à moindre coût et plus de légèreté pour un module à pérovskites de grande surface, NEDO et Panasonic espèrent créer un nouveau marché sur lequel les cellules solaires n’ont jamais été présentes ni adoptées. En fonction du développement de chacun des matériaux liés aux cellules solaires à pérovskites, NEDO et Panasonic visent à atteindre un rendement élevé comparable à celui des cellules solaires en silicium cristallin et renforcent leur effort pour réduire le coût de production à 15 yens/W.

Ces résultats ont été publiés lors de l’IPEROP20 (Conférence internationale Asie-Pacifique sur la pérovskite, le photovoltaïque organique et l’optoélectronique) organisée au Centre de conférences international de Tsukuba.