Photovoltaique à concentration : une cellule solaire à 4 jonctions

Soitec a annoncé mercredi avoir conçu la première cellule solaire à quatre jonctions destinée aux systèmes photovoltaïques à concentration (CPV) et lui permettant de se positionner dans le peloton de tête mondial avec une efficacité de 43.6%.

Cette percée technologique a été rendue possible par une étroite collaboration menée par Soitec avec des centres d’expertise en épitaxie et en cellules solaires.

"Ce résultat valide le choix du développement d’une cellule 4 jonctions seule capable de viser une efficacité de 50% de rendement énergétique, marquant ainsi une étape majeure dans la course à l’amélioration de la compétitivité de l’industrie photovoltaïque" a indiqué Soitec dans un communiqué.

Selon les mesures effectuées par le laboratoire de l’Institut Fraunhofer pour les systèmes énergétiques solaires (ISE), la cellule solaire à 4 jonctions de Soitec affiche une efficacité maximale de 43,6 %. Ces mesures, réalisées avec un facteur de concentration de 319 (indiquant de combien l’énergie du soleil est multipliée) ont démontré un rendement énergétique stable sur une gamme de concentrations hautes de 250 à 500.

[ Credit photo : Fraunhofer ISE ]

Les cellules solaires à triple jonctions actuellement disponibles et intégrées dans les modules CPV approchent de leurs limites physiques en termes de conversion de la lumière du soleil en énergie renouvelable. L’efficacité de la nouvelle cellule à quatre jonctions de Soitec peut encore augmenter. Elle a été conçue pour augmenter le rendement de ses systèmes CPV et atteindre ainsi un niveau encore jamais atteint par les autres technologies photovoltaïques.

L’innovation de sa cellule à quatre jonctions repose sur l’empilement de 2 paires de nouvelles cellules à double-jonctions hautement sophistiquées. A base de différents matériaux semi-conducteurs composés, elle permet des combinaisons optimales des bandes d’énergie pour capter une plus large gamme du spectre solaire et maximiser ainsi le rendement de conversion énergétique. Soitec s’appuie sur ses technologies propriétaires de collage de matériaux et de transfert de couches utilisées en production depuis des décennies par l’industrie des semi-conducteurs, pour empiler des matériaux dont les paramètres de maille sont différents et ouvre la possibilité de réutiliser des matériaux onéreux.

"L’augmentation des niveaux d’efficacité représente une étape clé pour surpasser les performances économiques du photovoltaïque traditionnel. Ce large succès souligne et apporte un avantage compétitif majeur à notre division solaire, validant ainsi notre stratégie et notre ‘business model’ sur le marché du solaire," a déclaré André-Jacques Auberton-Hervé, Président-Directeur général de Soitec. "C’est notre collaboration avec le Fraunhofer et le Leti, des partenaires de premier plan dans le domaine de la R&D, ainsi que notre propre expertise de pointe développée dans le secteur des matériaux et des technologies de collage et notre expérience commerciale acquise sur le marché des modules CPV, qui nous ont permis de réaliser cette avancée majeure dans un délai très court. Cela représente une validation clé, sur la bonne voie de démontrer une cellule à concentration avec une efficacité de 50% dès 2015."

** La nouvelle cellule a été développée en collaboration avec deux organismes allemands : l’Institut Fraunhofer pour les systèmes énergétiques solaires (ISE) à Freiburg, et le centre Helmholtz-pour l’énergie et les matériaux à Berlin, qui ont développé et fabriqué des couches épitaxiales sur ces nouveaux matériaux, ainsi que réalisé et caractérisé la cellule. Pour sa part, le CEA-Leti, le laboratoire français de recherche appliquée en électronique et technologies de l’information, a activement participé au projet, et apporté son expertise en proposant une interface de collage électriquement conductrice, optiquement transparente et mécaniquement robuste, ainsi que la technologie de transfert de couches des matériaux composés.