Des cellules non dopées pour un assemblage plus facile et moins cher
© PVLab-EPFL
Des chercheurs du laboratoire de photovoltaïque de l’EPFL à Neuchâtel, de Berkeley et de l'Australian National University sont parvenus à simplifier la fabrication de cellules solaires en silicium cristallin – les plus répandues dans le monde – sans nuire à leur efficacité.
Plus du 90% du marché mondial des panneaux photovoltaïques est basé sur le silicium cristallin. Les cellules au silicium sont fiables, et leur coût de fabrication est en baisse permanente, mais des progrès sont encore possibles. La majorité des cellules solaires en silicium cristallin utilisent actuellement un procédé appelé «dopage», dans lequel des atomes étrangers sont ajoutés au silicium, ce qui permet de réaliser ensuite les contacts électriques. Cette manière de faire a toutefois des désavantages. Elle induit à la fois des résistance électriques et des pertes optiques.
Dans un article publié cette semaine dans la revue Nature Energy, un consortium international de chercheurs dirigé par l’équipe d'Ali Javey, de UC Berkeley, montre comment il est possible de supprimer tout dopage dans le silicium tout en atteignant un rendement de près de 20% et une tension de plus de 700 mV, un résultat remarquable pour ce type d’approche.
Le procédé de fabrication consiste à recouvrir la plaquette de silicium tout d’abord de couches ultra-fines de silicium amorphe, et ensuite de créer une asymétrie des contacts électriques sur la cellule en déposant à l’avant de l’oxyde de molybdène et l’arrière du fluorure de Lithium. Une couche d’aluminium est ensuite déposée à l’arrière de la cellule, et une couche d’oxyde transparent conducteur à l’avant.
Swiss made
Une partie importante des cellules solaires a été réalisée au laboratoire de photovoltaïque (PV-Lab) de l’EPFL à Neuchâtel, dirigé par Christophe Ballif. Le laboratoire y a développé une première génération de procédés avancés de fabrication pour le silicium cristallin, sous formes de cellules dites en silicium à hétérojonction, actuellement en phase de commercialisation. Ces nouveaux résultats permettent d’imaginer, basé sur une simplification de cette première génération de procédés, toute une palette de nouveaux procédés pour réaliser des cellules en silicium cristallin à haut rendement. Selon le Dr. Stefaan de Wolf, responsable de l’activité dans le laboratoire, les nouveaux contacts électriques «idéaux» que l’on peut créer sur le silicium ouvrent un nouveau champ de recherche qui va connaître une activité intense ces prochaines années.