Nouvelle cellule solaire chinoise atteint 33 % d'efficacité avec meilleure durabilité

Des scientifiques en Chine ont mis au point une technique de passivation ciblée qui améliore considérablement les performances des cellules solaires tandem pérovskite/silicium. Cette avancée pourrait lever un obstacle majeur à la commercialisation de ces panneaux solaires.

Ces technologies photovoltaïques de nouvelle génération superposent une cellule solaire pérovskite sur une cellule en silicium classique afin de capter un spectre solaire plus large et d’atteindre des rendements supérieurs à ceux du silicium seul.

La nouvelle formule solaire chinoise

Les chercheurs ont concentré leurs efforts sur la réduction des fuites électriques causées par un dépôt inégal de la couche de pérovskite sur des substrats industriels en silicium.

Les cellules tandem pérovskite/silicium combinent une cellule supérieure en pérovskite, efficace pour capter les photons à haute énergie, avec une cellule inférieure en silicium optimisée pour la lumière à plus faible énergie.

Cette configuration permet théoriquement de dépasser les limites d’efficacité des cellules silicium à jonction simple, ouvrant la voie à des cellules solaires plus légères et plus puissantes, et donc plus accessibles.

Les wafers de silicium industriels utilisés dans les cellules solaires possèdent généralement une surface texturée en forme de pyramides pour réduire la réflexion et améliorer l’absorption lumineuse. Bien que cette texture soit efficace pour les cellules silicium classiques, elle complique l’application uniforme de la pérovskite, générant des défauts qui provoquent des courants de fuite localisés, ce qui nuit à l’efficacité et à la stabilité globale.

Des chercheurs de l’Institut de technologie des matériaux de Ningbo (NIMTE), rattaché à l’Académie chinoise des sciences, en collaboration avec des collègues des universités de Soochow et Taizhou dans la province du Jiangsu, ont élaboré une stratégie de passivation sélective des sommets pour résoudre ce problème.

Ils ont utilisé des nanosphères de polystyrène comme gabarit afin d’appliquer une fine couche isolante d’oxyde d’aluminium uniquement sur les pointes des pyramides de silicium. Cette méthode bloque les voies de fuite sans perturber la majeure partie de la surface nécessaire au transport efficace des charges.

Une stratégie simple

Pour évaluer leur procédé, l’équipe a testé un dispositif d’environ un centimètre carré. Celui-ci a atteint un rendement de conversion d’énergie d’environ 33 %. Lors des essais, la cellule a conservé près de 90 % de son efficacité initiale après 1 000 heures de fonctionnement continu, démontrant une stabilité opérationnelle notable.

« Cette stratégie est simple et compatible avec les lignes de production industrielles existantes, rapprochant les cellules solaires tandem pérovskite/silicium des applications commerciales », a déclaré Ye Jichun, auteur correspondant de l’étude, selon un reportage des médias d’État.

L’industrie solaire mondiale recherche des solutions permettant de dépasser les rendements habituels de 22 à 24 % des modules silicium produits en masse.

Les architectures tandem constituent une des pistes les plus prometteuses, mais leur industrialisation reste complexe en raison des problèmes d’interface et de dépôt sur des substrats texturés.

En concentrant la passivation uniquement sur les zones les plus sujettes aux défauts, cette nouvelle méthode évite les compromis de performance souvent observés avec des traitements de surface plus étendus. Sa compatibilité avec les procédés industriels établis pourrait accélérer son adoption et réduire les coûts des installations solaires performantes, qu’elles soient à grande échelle, sur toiture ou pour des usages spécialisés.

Bien que les résultats en laboratoire soient encourageants, des validations supplémentaires seront nécessaires pour confirmer les performances à plus grande échelle et dans des conditions environnementales variées.