SOLAIRE. Grâce à la technologie des cellules photovoltaïques "à hétérojonction de silicium", les équipes du CEA sont parvenues à atteindre un rendement proche de 24 % à la sortie d'une ligne pilote. Une solution qui pourrait améliorer les performances de cellules classiques à base de silicium cristallin.
Tous les chercheurs du solaire photovoltaïques sont lancés dans une course effrénée aux moindre dixièmes de pourcent de gains dans le rendement des cellules. Depuis 2005, le CEA développe une technologie de rupture pour des cellules à haut rendement, reposant sur l'utilisation d'hétérojonctions de silicium (substrat de silicium cristallin jouant le rôle d'absorbeur sur lequel sont déposées de fines couches de silicium amorphe hydrogéné). Une solution technique qui présenterait de nombreux avantages dont un rendement élevé et un design simple des composants, réduisant le nombre d'étapes pour les fabriquer et les intégrer. Récemment, les équipes de chercheurs ont atteint un rendement de 23,9 % à l'aide de cellules produites sur une ligne pilote (et non plus en laboratoire). Les travaux ont été menés avec la société suisse Meyer Burger, capable de sortir 2.400 cellules par heure. Le CEA commente : "Ces résultats s'inscrivent dans une feuille de route qui prévoit des rendements de 25 % en exploitation industrielle à attendre à l'horizon de 3 à 5 ans ; les rendements des cellules dans les usines photovoltaïques opérationnelles actuellement sont de l'ordre de 19 %". Le progrès serait donc énorme (+6 points soit une amélioration relative d'un tiers).
Les recherches se poursuivent pour parvenir aux 25 %
D'autre part, les scientifiques du CEA ont également obtenu un record de puissance nominale avec 120 demi-cellules à hétérojonction. Ils ont atteint une valeur de 348 watts, contre 320 watts à des modules utilisant 60 cellules avec technologie PERC (Passivated emitter & rear contacted cell, contacts interdigités en face arrière) de bonne qualité, disponibles sur le marché. L'optimisation est ici de près de 9 %. Ce record a été atteint grâce à des cellules légèrement moins performantes (23,25 % de rendement moyen de conversion), produites sur la ligne pilote industrielle du CEA dont la connexion métallique est optimisée afin de diminuer les pertes résistive. Là encore, la firme Meyer Burger a participé à l'assemblage du module.
Le CEA-Liten travaille à l'obtention des plus hauts rendements possible pour anticiper la réintroduction en Europe d'une filière industrielle, dédiée et compétitive. "La technologie hétérojonction de silicium offre de nombreux avantages compétitifs (…) et permet des gains en intégration systèmes grâce à ses caractéristiques de bi-facilités, de stabilité en température et en durée de vie". Une réponse intéressante aux futurs défis de la transition énergétique qui devra faire face à une demande accrue tout en faisant face à une diminution des ressources utilisées. La barre des 25 % pour des cellules produites en grande série devrait être prochainement franchie.
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