Des chercheurs suisses établissent un nouveau record defficience énergétique pour les cellules solaires
Efficience record de 18,7 pour-cent pour les cellules solaires polymères-CIGS flexibles
Des chercheurs de lEmpa sont à nouveau parvenus à accroître le taux de conversion des cellules solaires flexibles à base de disélénure de cuivre-indium-gallium (en abrégé CIGS) pour atteindre la valeur record de 18,7 pour-cent, une amélioration importante par rapport à lancien record de 17,6 pour-cent que cette même équipe avait établi au mois de juin 2010. Les mesures ont été certifiées de manière indépendante par le Fraunhofer Institut für Solare Energiesysteme à Fribourg/ Allemagne.
Legende: Les cellules solaires CIGS flexibles développées à lEmpa qui ont atteint un nouveau record defficience énergétique. | |||
Cest (presque) toujours une question dargent. Pour rendre le courant solaire abordable à grande échelle, les scientifiques et les ingénieurs du monde entier sefforcent depuis longtemps déjà de développer des cellules solaires bon marché qui soient à la fois hautement efficientes et simple à produire en grandes quantités. Récemment, une équipe du laboratoire «Films minces et photovoltaïque» de lEmpa, placée sous la direction de Ayodhya N. Tiwari, a franchi un grand pas dans cette direction. «Le nouveau record de taux de conversion de 18,7 pour-cent pour les cellules solaires CIGS flexibles comble presque totalement leur «lacune defficience» par rapport aux cellules solaires en silicium polycristallin ou aux cellules solaires CIGS sur verre» déclare Tiwari. Il est persuadé que «les cellules solaires CIGS flexibles à couche mince, dont lefficience peut se mesurer sans autre aux meilleures cellules solaires actuelles, possèdent un potentiel extraordinaire pour amener un changement de paradigme dans la production délectricité solaire à faible coût. | |||
Un avantage important des cellules solaires flexibles réside dans leur faible coût de production grâce à un procédé «roll-to-roll»; de plus elles présentent un rendement nettement plus élevé que les cellules solaires que lon trouve actuellement dans le commerce. A cela sajoute encore des économies de coûts pour le transport, linstallation, les cadres de montage des modules, etc., autrement dit elles permettent une réduction significatives des coûts de ce que lon appelle le point mort du système. En plus de cela, les modules solaires à couche mince flexibles ouvrent de nouvelles possibilités dutilisation, par exemple sur les façades des immeubles, sur les champs solaires ou sur les appareils électroniques portables. Tiwari est persuadé que, grâce aux installations hautes performances actuellement en cours de développement, ces nouveaux procédés et concepts devraient permettre la production de modules solaires CIGS flexibles monolithiques présentant un rendement de 16 pour-cent. | |||
En pointe pour lefficience énergétique | |||
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| Amélioration du taux de conversion des cellules solaires CIGS flexibles. | ||
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Létroite collaboration entre lEmpa et les chercheurs de la start-up FLISOM, qui se propose de transposer cette technologie à léchelle industrielle pour sa commercialisation, ont conduit à des progrès importants dans la déposition à basse température des couches de CIGS. Grâce à cela, les cellules CIGS sont devenues de plus en plus performantes, pour passer dune efficience énergétique de 14,1 pour-cent en 2005 à la nouvelle valeur de 18,7 pour-cent, record actuel pour tous les types de cellules solaires sur feuilles polymères ou métalliques. Les derniers progrès réalisés ont permis une réduction des pertes par recombinaison, cela grâce à lamélioration de la structure des couches de CIGS et du procédé de déposition à basse température de même quaussi du dopage de sodium in situ dans la dernière phase de la déposition. Avec ces résultats, les films polymères se sont révélés pour la première fois supérieurs aux feuilles métalliques pour loptimisation de lefficience de ces cellules solaires. | |||
Jusquici, les records defficience, avec des valeurs atteignant jusquà 17,5 pour-cent, navaient été obtenus que sur des feuilles métalliques pourvues dune barrière de diffusion et cela encore avec des procédés de déposition demandant des températures dépassant 550 degrés Celsius. Le procédé de déposition de CIGS basse température développé par lEmpa et FLISOM pour les films polymères a par contre permis dobtenir sans problème des taux de conversion de 17.7 pour-cent sur des feuilles métalliques dépourvues de toute barrière de diffusion. Ces résultats permettent de conclure que les revêtements protecteurs contre les impuretés utilisés normalement sur les feuilles métalliques ne sont plus nécessaires avec ce procédé de déposition. «Nos résultats démontrent très clairement les avantages du procédé de déposition CIGS basse température lorsquil sagit de produire des cellules solaire flexibles hautement efficientes aussi bien sur des feuilles polymères que sur des feuilles métalliques», déclare Tiwari. Ces projets ont bénéficié du soutien du Fonds national suisse (FNS), de la Commission pour la technologie et linnovation (CTI), du programme de promotion de la recherche de lUE ainsi que des entreprises suisses W. Blösch AG et FLISOM. | |||
Faire démarrer la production des cellules solaires CIGS | |||
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