Les chercheurs de l’Université Aalto en Finlande et de l’Université Polytechnique de Catalogne ont obtenu le rendement record de 22,1% sur des cellules solaires en silicium nanostructurés, certifié par Fraunhofer ISE CalLab.
Une augmentation absolue de près de 4% par rapport à leur précédent record a été atteint en appliquant un film mince de passivation sur les nanostructures par un procédé de dépôt de couches minces atomiques (Atomic Layer Deposition), en intégrant tous les contacts métalliques sur le côté arrière de la cellule.
La recombinaison de surface a longtemps été le goulot d’étranglement des cellules solaires en silicium noir et a jusqu’ici limité les rendements cellulaires à des valeurs modestes. Les nouvelles cellules se composent d’une dense structure arrière de contact connue pour être très sensible à la recombinaison de la surface avant. Le rendement quantique externe certifié de 96% à 300 nm de longueur d’onde démontre que le problème de recombinaison de surface n’existe plus et pour la première fois, que le silicium noir, ne limite pas l’efficacité finale de conversion d’énergie.
Les résultats ont été publiés en ligne le 18 mai dans la revue "Nature Nanotechnology".
"Le rendement de conversion de l’énergie n’est pas le seul paramètre que nous devrions examiner", a expliqué le professeur Savin Hele de l’Université Aalto, qui a coordonné l’étude. En raison de la capacité des cellules noires à capter le rayonnement solaire à des angles faibles, elles génèrent déjà plus d’électricité lors d’une journée par rapport aux cellules classiques."
Ceci constitue un avantage particulier surtout dans les pays nordiques, où le faible angle d’incidence des rayons du soleil se propage durant une grande partie de l’année.
"Pendant l’hiver à Helsinki, nous avons démontré que les cellules noires généraient beaucoup plus d’électricité que les cellules traditionnelles même si les deux avaient des valeurs d’efficacité identiques", a t-elle ajouté.
Dans un futur proche, l’objectif de l’équipe est d’appliquer cette technologie à d’autres structures cellulaires – dans des cellules particulières, minces et multi-cristallines.
"Les cellules ont été fabriquées en utilisant des couches en silicium de type p, connues pour souffrir de dégradations liées à des impuretés. Il n’y a aucune raison pour laquelle une efficacité encore plus élevée ne pourrait être atteint à l’aide de silicium de type n ou de structures cellulaires plus avancés" a prédit Savin Hele.
Le développement des cellules fabriquées l’année dernière se poursuivra dans le projet "BLACK", soutenu par l’Union européenne, dans lequel le professeur Savin Hele et son équipe développeront davantage cette technologie en coopération avec l’industrie.
La surface spécifique des meilleures cellules dans l’étude était de 9 cm2. Ceci est un bon point de départ pour caler les résultats sur des tranches complètes à l’échelle industrielle.
ça commence à ressembler à de « lindustrialisable » wait and see Coût ?
toujours intéressant de savoir comment sont mesurés les rendements des cellules solaires : peut-être faudrait-il en effet intégrer la sensibilité à l’angle d’incidence
Malheureusement, le traitement de passivation employé, par ALD, est un processus très long (en gros on dépose des couches de 1 atome d’épaisseur, une par une). Je ne crois pas que ce soit facilement industrialisable à grande échelle. Etant donnée la forme de la surface du silicium noir, hérissée de pointes, la surface est très importante et donc les recombinaisons de surface prépondérantes. La passivation de surface est donc un gros challenge, et la seule technique qui marche bien est l’ALD, qui ne peut pas encore être utilisée pour de la production de masse. Cela dit l’ALD progresse aussi, avec par exemple cette belle innovation d’un labo de grenoble: