Une cellule photovoltaïque à base de silicium liquide !

C’est une première mondiale. Le Collège doctoral de sciences et techniques de Hokuriku, encore appelé en anglais "Japan Advanced Institute of Science And Technology", (ou JAIST) a réussi à fabriquer une cellule photovoltaïque en silicium amorphe à couches minces, à partir de silicium liquide.

Selon l’université nationale japonaise, le rendement de conversion de la cellule photovoltaïque en silicium à couches minces de type P-I-N** est de (seulement) 1,79%.

Cependant, elle note que si à l’avenir son rendement augmente, il deviendrait alors très intéressant d’appliquer cette technologie pour la production en série de cellules photovoltaïques avec la méthode d’impression en rouleau.

C’est dans cet objectif que l’équipe scientifique du JAIST, dirigée par le professeur Tatsuya Shimoda, a travaillé à l’élaboration d’un mode de production à partir de silicium liquide. Elle a d’abord mis au point une "encre de silicium", par dissolution de polysilane (chaîne de SiH2) dans un solvant spécial. Elle a ensuite conçue un procédé de revêtement capable de créer des films réguliers, sans défaut, de polysilane sur un substrat. Lorsque le film est chauffé, les atomes d’hydrogène s’échappent du polysilane et forment au final des couches solides de silicium amorphe.

Le JAIST a optimisé les constituants du liquide et a réussi à produire 3 encres de silicium, une en silicium pur, une autre dopée au bore, et une troisième dopée au phosphore. L’emploi successif de ces trois encres a permis de créer une cellule photovoltaïque en silicium à couches minces de type P-I-N**.

Enfin, les chercheurs pensent pouvoir améliorer les performances de la cellule obtenue en augmentant l’épaisseur de la couche intrinsèque (actuellement à 120 nm contre 250 nm pour une cellule fabriquée par dépôt chimique en phase vapeur).

** P-I-N : cellule constituée d’une couche dopée positivement (p), une couche de silicium pur (i – intrinsèque) et une couche dopée négativement (n).

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