Procédé simplifié pour créer des cellules solaires à haut rendement
© 2017 CSEM / David Marchon
Une équipe de chercheurs de l’EPFL et du CSEM à Neuchâtel publie dans la revue Nature Energy une méthode étonnante et simplifiée pour placer les contacts électriques au dos des cellules solaires en silicium cristallin. Ce procédé peu coûteux permet de libérer la face avant de tout ombrage et d’obtenir des rendements qui dépassent déjà les 23% en laboratoire.
Dans la quête de rendements toujours plus élevés des cellules solaires à bas coûts de fabrication, une des approches les plus prometteuses pour le silicium cristallin consiste à déplacer tous les contacts électriques sur la face arrière de la cellule. Ainsi, la partie de la cellule exposée au soleil est libérée de tout ombrage et le courant augmente. Cette approche nécessite en général de nombreuses étapes délicates de fabrication, puisqu’il s’agit de définir à l’arrière des cellules des zones fines où les contacts négatifs (-) et positifs (+) vont collecter les électrons (charges négatives) et les trous (charges positives). La réalisation des zones alternées positives (+) et négatives (-) nécessite en général de nombreuses étapes de photolithographie ou de masquage.
Les équipes du PV-lab de l’EPFL et du CSEM PV-center ont réussi à mettre au point un procédé astucieux où les contacts positif et négatif s’auto-alignent. Cela est rendu possible en déposant d’abord par procédé plasma des contacts négatifs (-) à travers un masque qui définit la géométrie. Ensuite une deuxième couche (+) est déposée sur toute la surface. La croissance de cette couche est telle que le contact négatif, même recouvert de la couche positive, est maintenu, Le reste devient positif.
Grâce à ce procédé simple, les chercheurs ont déjà réussi à atteindre un rendement de 23,2% sur des cellules de 25 cm2.. A terme, l’efficacité pourrait dépasser les 26%. L’EPFL et le CSEM travaillent avec le groupe industriel Meyer Burger, un des principaux fabricants d’équipements de ligne de production, à la mise au point de procédés industriels de productions pour ce type de dispositifs, valorisant les technologies de silicium dites à hétérojonction à la base de ces travaux.
Les travaux ont été financés par le groupe Meyer Burger, la Commission pour la technologie et l’innovation, l’Office Fédéral de l’Energie et continuent également dans le cadre du projet européen H2020 Nextbase.
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"Simple processing of back-contacted silicon heterojunction solar cells using selective-area crystalline growth". Andrea Tomasi, Bertrand Paviet-Salomon, Quentin Jeangros, Jan Haschke, Gabriel Christmann, Loris Barraud, Antoine Descoeudres, Johannes Peter Seif, Sylvain Nicolay, Matthieu Despeisse, Stefaan De Wolf & Christophe Ballif
Nature Energy 2, Article number: 17062 (2017)
G: Arrière de la cellule solaire (sur une plaquette de silicium plus grande), avec les contacts positifs et négatifs. Dr: Avant de la cellule sans aucun ombrage.