Le laser au service de la fabrication du solaire

L’emploi de laser offre de nouvelles perspectives pour la fabrication de cellules solaires : plus rapides et plus précis que les moyens de production conventionnels, ils permettent de gagner en efficacité et de réduire les coûts.

L’Institut Fraunhofer présentera bientôt les résultats de ses recherches en la matière, à l’occasion du salon "Laser 2009" de Munich.

"Les experts prédisent que la parité réseau sera atteinte dans quelques années", avance le Dr Arnold Gillner, chef du département de microtechnique de l’Institut Fraunhofer. "Cela signifie que les coûts et les opportunités sur le réseau seront les même pour l’électricité solaire que pour l’électricité produite conventionnellement pour les ménages."

L’utilisation du laser lors de la fabrication des cellules pourrait constribuer à atteindre cet objectif.

"Le laser permet de travailler rapidement, précisément, et sans contact", explique Gillner. "En d’autres termes, il est un outil idéal pour la fabrication de cellules solaires fragiles. En fait, les lasers sont déjà utilisés dans la production aujourd’hui, mais il reste encore beaucoup à faire pour en optimiser les processus."

Lors du Salon de Munich, l’équipe du Dr Gillner fera la démonstration d’un laser capable de forer des trous dans les cellules de silicium à une vitesse vertigineuse : 3000 trous par seconde. Parce qu’il n’est pas possible de déplacer la source du laser à une telle vitesse, les chercheurs ont développé des systèmes de production optimisée, qui guident et concentrent le faisceau lumineux sur des points précis.

"Nous sommes en train d’expérimenter le procédé avec différentes sources de laser et systèmes optiques", précise Gillner. "Notre objectif est d’augmenter les performances à 10 000 trous par seconde". Une vitesse qui corresponsdrait à celle des machines de production des wafer.

Le forage de petits trous dans le wafer, d’un diamètre de 50 micromètres, offre des possibilités insoupçonnées pour les développeurs de cellules solaires.

"Auparavant, les contacts électriques étaient disposés sur le dessus des cellules. Les trous permettent de déplacer les contacts à l’arrière. L’avantage est que les électrodes, qui agissent comme un ‘réseau sombre’ et absorbent la lumière, disparaissent."

Le rendement en est donc meilleur : il est possible d’augmenter ainsi d’un tiers l’efficacité des cellules classiques au silicium.

Le principe lui-même reste inchangé. Seule est supprimée l’ombre des électrodes sur la surface, qui suffit à renforcer l’efficacité. Avec cette technique, il serait également possible d’utiliser du silicium "sale", non purifié, pour des cellules solaires qui auraient de faibles propriétés électriques mais seraient bien moins chères.

Le laser offre d’autres perspectives pour la production de cellules solaires : de nouvelles méthodes sont développées, notamment par des équipes européennes (Projet Solasys). Elles concernent le forage et la structuration de la surface du silicium, l’isolation des bords des cellules, la soudure des modules… Ce, en réduisant encore les coûts de fabrication.

Par exemple, la soudure sélective au laser permet d’éviter l’utilisation de presse mécanique et le recours au chauffage, procédés souvent responsables d’un taux important de casse lors de la fabrication. Les cellules à couches minces devraient également tirer de larges bénéfices de ces recherches.