L’Institut de recherche sur l’énergie solaire de Hamelin (ISFH), l’Institut de technologie de Karlsruhe (KIT) et l’Institut des matériaux et composants électroniques de l’Université de Hanovre, ainsi que Centrotherm, Singulus, Meyer Burger et Von Ardenne participent au projet de recherche visant à améliorer le rendement de conversion des cellules solaires en silicium à base de pérovskite et à accélérer la mise en œuvre industrielle.AOÛT 24, 2020 PETRA HANNEN
La structure de la cellule « 27plus6 » visée : une cellule solaire tandem pérovskite/silicium à trois connexions. La partie bleue de la lumière du soleil sera utilisée par la cellule solaire supérieure en pérovskite et la partie rouge par la cellule solaire inférieure en silicium 3T.
Grafique : ISFH
Il s’appelle “27plus6′” : le nouveau projet de recherche réunissant l’expertise d’entreprises et d’instituts de recherche allemands et suisses de premier plan a pour objectif de développer une cellule solaire tandem pérovskite-silicium efficace à 33 % et adaptée à la production de masse.
« Avec notre technologie au silicium, nous voulons atteindre une efficacité de 27 %. En outre, nous voulons étendre ces cellules solaires pour former un tandem, c’est-à-dire appliquer une deuxième cellule solaire en pérovskite. L’amélioration de l’utilisation du spectre solaire devrait alors permettre d’atteindre un rendement de 33 % », déclare Sascha Wolter, chef de projet à l’Institut allemand de recherche sur l’énergie solaire Hamelin (ISFH).
Pour le consortium formé de l’ISFH, de l’Institut de technologie de Karlsruhe (KIT) et de l’Institut des matériaux et composants électroniques de l’Université de Hanovre, ainsi que des fournisseurs d’équipements photovoltaïques Centrotherm, Singulus, Meyer Burger et Von Ardenne, il ne s’agit pas seulement de réaliser de nouvelles performances des conditions d’essai standard, mais aussi de démontrer une augmentation significative du rendement énergétique. Cela devrait accélérer la mise en œuvre industrielle.
Les scientifiques expliquent que le spectre solaire réel change au cours de la journée et varie selon les saisons et la situation géographique. Pour les cellules en tandem, où les différentes couches peuvent avoir des performances différentes en fonction des conditions de lumière, ajuster le courant pour obtenir un rendement optimal des deux cellules dans une configuration typique à deux bornes peut être une tâche difficile.
Des projets de recherche ont étudié des configurations à quatre terminaux afin de contourner ce problème, mais cette solution semble s’accompagner de son lot de complications. Le projet “27plus6” visera à développer des cellules à trois bornes, qui se caractérisent par une plus grande robustesse par rapport aux changements du spectre solaire. Combiné à de nouveaux concepts innovants d’interconnexion des cellules, le consortium est convaincu que cette approche permettra d’augmenter le rendement énergétique des cellules.
L’ISFH apporte au projet son expertise dans le développement des cellules solaires en silicium à contact arrière avec contacts passivants et entend développer davantage le dépôt conforme d’absorbeurs en pérovskite sur des surfaces texturées au moyen de la co-évaporation. Le KIT, quant à lui, apporte son expertise dans le domaine du développement des cellules de pérovskite, par exemple, la réalisation de structures cristallines bidimensionnelles de pérovskite.
Les fournisseurs d’équipements feront profiter le groupe de leur connaissance des procédés de production de masse. Centrotherm déclare notamment vouloir développer davantage ses procédés de dépôt de couches de contact passivantes et les optimiser en vue d’une production à l’échelle industrielle.
Selon les partenaires, avec la démonstration d’une augmentation significative du rendement énergétique par rapport aux cellules solaires au silicium actuelles, les coûts de production de l’électricité photovoltaïque en Allemagne pourraient descendre en dessous de 0,04 €/kWh. Grâce au rendement élevé, des applications photovoltaïques spéciales telles que l’intégration dans des véhicules électriques sont également envisageables.