Cellule solaire en plastique (CIGS) : nouveau record !

Les scientifiques de l’Empa, le Laboratoire fédéral d’essai des matériaux et de recherche, ont encore une fois renforcé l’efficacité de la conversion énergétique des cellules solaires flexibles en cuivre, indium, gallium et sélénium (également connu sous le nom de CIGS) avec un nouveau record du monde à la clé.

Avec une efficacité de 18,7%, ce nouveau taux constitue une amélioration significative par rapport au record précédent ( 17,6% ) établit par la même équipe, en juin 2010. Les mesures ont été certifiées de manière indépendante par l’Institut Fraunhofer pour les systèmes d’énergie solaire à Fribourg, en Allemagne.

Pour rendre l’électricité solaire accessible à grande échelle, des scientifiques et ingénieurs du monde entier tentent depuis longtemps de développer une cellule solaire à faible coût, qui devra à la fois être très efficace et très facile à fabriquer (cadence élevée).

L’équipe de l’Empa, dirigée par Ayodhya N. Tiwari, ont réalisé une avancée majeure. "Le nouveau taux record de 18,7% pour les cellules solaires flexibles CIGS rattrape pratiquement l’« écart d’efficacité » détenu par les cellules solaires à base de silicium polycristallin (Si) ou les cellules en couches minces CIGS sur substrat en verre", a indiqué le professeur Tiwari. Il est convaincu que "les cellules solaires CIGS flexibles et légéres qui possèdent une efficacité comparable aux ‘meilleures’ auront un excellent potentiel pour apporter un changement de paradigme et permettre de produire une électricité à faible coût dans un proche avenir."

L’un des avantages majeurs pour ces cellules solaires flexibles CIGS à haut rendement demeure sa fabrication à faible coût, grâce au procédé "Roll to Roll", similaire à la presse à rouleau. De plus, ces modules solaires légers et flexibles offrent des économies financières supplémentaires en termes de transport, d’installation, de structure pour les modules, etc. Dans l’ensemble, les nouvelles cellules CIGS sur polymère présentent de nombreux avantages pour des applications comme les façades, les centrales solaires et même l’électronique portable.

Ces dernières années, la technologie du photovoltaïque en couches minces basées sur des substrats de verre a acquis une maturité suffisante pour une production industrielle ; La technologie CIGS flexible n’en est encore qu’au stade émergent.

Des améliorations ont été rendues possibles grâce notamment à une réduction des pertes au niveau des propriétés structurales de la couche CIGS et du processus de dépôt à basse température ainsi que dans la phase finale de dopage in situ avec du Na (sodium). Avec ces résultats, les films polymères ont pour la première fois démontré leur supériorité face aux feuilles métalliques comme substrat.

"Nos résultats montrent clairement les avantages du processus de dépôt CIGS à basse température pour atteindre une meilleure efficacité des cellules solaires flexibles sur polymère", a expliqué N. Tiwari.

Le projet a été soutenu par la Fondation nationale suisse (FNS), la Commission pour la Technologie et l’Innovation (CTI), l’Office fédéral suisse de l’énergie (OFEN), L’Union Européenne, ainsi que par les sociétés suisses W. AG BLOSCH et FLISOM.