Un nouveau record pour les cellules photovoltaïques
Une cellule solaire à hétérojonction. © IMT / EPFL
L’Institut de microtechnique de l’EPFL a présenté cette semaine à Francfort des cellules photovoltaïques «hybrides» affichant un rendement de 21,4% sur des plaquettes de silicium standard, une première pour ce type de capteurs. Cette percée contribuera à faire baisser le coût des installations.
A moyen terme, investir 2000 francs seulement en capteurs photovoltaïques pourrait largement suffire à fournir l’électricité nécessaire à la consommation d’un ménage de 4 personnes. Telles sont les perspectives que laissent imaginer les nouvelles avancées réalisées à Neuchâtel par l’Institut de microtechnique de l’EPFL, présentées cette semaine lors de la conférence photovoltaïque européenne PVSEC à Francfort par l’équipe de Christophe Ballif, directeur du Laboratoire de photovoltaïque (PVlab).
Spécialisé dans les cellules photovoltaïques à couche mince, ce laboratoire s’intéresse depuis quelques années à des technologies «hybrides», dites à hétérojonction, destinées à augmenter le rendement des capteurs. «Nous appliquons une couche infinitésimale – un centième de micron – de silicium amorphe sur les deux faces d’une plaquette de silicium cristallin», précise Christophe Ballif. Cette fabrication en sandwich permet d’augmenter l’efficacité des capteurs.
Encore faut-il pour cela que l’interface entre les deux types de silicium soit optimisée. C’est ce tour de force qu’Antoine Descoeudres est parvenu à réaliser avec l’équipe de Stephaan DeWolf. En choisissant pour base la cellule cristalline la plus courante – et donc la moins coûteuse – du marché (appelée «au silicium dopé p»), en soignant sa préparation et en améliorant le processus d’application du silicium amorphe, les chercheurs ont obtenu un rendement de 21,4%, jamais atteint avec des substrats de ce type. Aujourd’hui, les meilleures cellules monocristallines n’affichent qu’une efficacité de 18-19% au maximum. La tension en circuit ouvert qu’ils ont mesurée – 726 mV – constitue elle aussi une première. Sur des plaquettes moins conventionnelles, les chercheurs du PVLab ont même dépassé la barre des 22%.
Industrialisation à portée de main
Ces résultats, qui ont été validés en Allemagne par le Fraunhofer Institut für Solare Energiesysteme (ISE), seront publiés prochainement dans la revue IEEE Journals of photovoltaics.
Amener ces avancées jusqu’à un stade d’industrialisation pourrait ne prendre que quelques années. Ces recherches ont été financées en partie par un mandat de l’entreprise Roth&Rau Switzeland, dont la maison-mère, Meyer Burger, se lance déjà dans la commercialisation de machines destinées à l’assemblage de ces capteurs à hétérojonction. «D’ici trois à cinq ans, nous pouvons espérer parvenir à des coûts de production de 100 à 120 francs par mètre carré de capteurs, estime Stefaan DeWolf. En Suisse et avec nos rendements, une telle surface sera à même de produire entre 200 et 300 kWh d’électricité par année.»