Un rendement de 47,1% en laboratoire pour une cellule à base matériaux III-V

Des chercheurs du NREL, laboratoire national américain des énergies renouvelables, ont fabriqué une cellule solaire avec une efficacité de près de 50%. La cellule solaire à six jonctions détient désormais le record mondial de la plus haute efficacité de conversion solaire à 47,1%, mesurée sous un éclairage concentré. Une variation de la même cellule a également établi le record d’efficacité à 39,2% sous un éclairage solaire.

« Ce dispositif démontre vraiment le potentiel extraordinaire des cellules solaires multijonctions », a déclaré John Geisz, responsable du groupe de photovoltaïque cristallin à haute efficacité au NREL et auteur principal d’un nouvel article sur la cellule record. L’article, « Cellules solaires III-V à six jonctions avec une efficacité de conversion de 47,1% sous une concentration de 143 soleils », paraît dans la revue Nature Energy. Les co-auteurs de John Geisz sont les scientifiques de NREL Ryan France, Kevin Schulte, Myles Steiner, Andrew Norman, Harvey Guthrey, Matthew Young, Tao Song et Thomas Moriarty.

Pour construire le dispositif, les chercheurs du NREL se sont appuyés sur des matériaux III-V qui ont une large gamme de propriétés d’absorption de la lumière. Chacune des six jonctions de la cellule (les couches photoactives) est spécialement conçue pour capter la lumière d’une partie spécifique du spectre solaire. L’appareil contient environ 140 couches totales de divers matériaux III-V pour soutenir la performance de ces jonctions. En raison de leur nature hautement efficace et du coût associé à leur fabrication, les cellules solaires III-V sont le plus souvent utilisées pour alimenter les satellites, ce qui rend les performances inégalées du III-V.

« Sur terre, cependant, la cellule solaire à six jonctions est bien adaptée pour une utilisation dans le photovoltaïque à concentrateur. Une façon de réduire les coûts est de réduire la zone requise et vous pouvez le faire en utilisant un miroir pour capturer la lumière et la concentrer. Vous utilisez beaucoup moins de matériaux semiconducteurs en concentrant la lumière. Un avantage supplémentaire est que l’efficacité augmente à mesure que vous concentrez la lumière », a déclaré Ryan France, co-auteur et scientifique au sein du Groupe Multijonctions III-V au NREL.

John Geisz souligne qu’actuellement, le principal obstacle à la recherche pour atteindre une efficacité de 50% est de réduire les barrières résistives à l’intérieur de la cellule qui entravent la circulation du courant. Le laboratoire NREL est également engagé dans la réduction du coût des cellules solaires III-V. Le Bureau américain des technologies de l’énergie solaire du Département américain de l’énergie a financé la recherche.

NREL est le principal laboratoire national du département américain de l’Énergie pour la recherche et le développement en matière d’énergies renouvelables et d’efficacité énergétique.