Nouveaux records de rendement pour des cellules solaires au silicium

Une équipe de chercheurs du CSEM, du NREL et de l’EPFL ont obtenu des rendements record atteignant 32,8% et 35,9% pour des cellules solaires à jonctions multiples utilisant une jonction arrière en silicium.

Le laboratoire national sur les énergies renouvelables du Département de l’énergie des États-Unis (National Renewable Energy Laboratory ou NREL), le CSEM et l’EPFL ont accompli une avancée symbolique importante. Leur travail en commun a permis de démontrer le fort potentiel des cellules photovoltaïques à jonctions multiples utilisant une jonction arrière en silicium : ils ont établi un nouveau record de rendement de conversion sous éclairement solaire pour des cellules solaires III–V/Si, atteignant 32,8% pour les cellules à double jonction et 35,9% pour les cellules à triple jonction.

Ces réussites publiées récemment dans Nature Energy représentent une première mondiale dans la course très concurrentielle qui vise à améliorer le rendement des cellules solaires, et confirment le potentiel de cette approche.

Des cellules dites « à jonctions multiples »

Faire le choix de l’énergie solaire implique un compromis obligatoire entre coût et rendement. Des taux de rendements supérieurs à 35%ont été atteints en laboratoire, mais uniquement par des cellules nécessitant des matériaux très coûteux. Le marché actuel du photovoltaïque (PV) est quant à lui dominé par des modules rentables constitués de cellules solaires de silicium à simple jonction, dont les rendements sont compris entre 17% et 22%. Tout comme de nombreux centres de recherche et acteurs industriels, le NREL, le CSEM et l’EPFL travaillent sur des cellules dites « à jonctions multiples », une technologie associant le silicium à une cellule parvenant à absorber la lumière bleue du soleil avec plus d’efficacité.
La transition entre les cellules de silicium à simple jonction et les cellules solaires à jonctions multiples a le potentiel de générer des rendements supérieurs à 30%, tout en bénéficiant toujours de l’expertise de fabrication rentable des cellules solaires de silicium.
Le NREL et des scientifiques suisses se sont consacrés à la production de ce type de cellules solaires pour démontrer expérimentalement des rendements qui dépassent 30%. En janvier 2016, cette équipe de chercheurs est parvenue à atteindre un rendement de 29,8%, établissant ainsi son premier record.