Nouveau record d'efficacité pour les cellules photovoltaïques

Des scientifiques du National Renewable Energy Laboratory (NREL) du ministère américain de l'Énergie et du Centre suisse d'électronique et de microtechnologie (CSEM) ont établi ensemble un nouveau record mondial pour la conversion de la lumière solaire non concentrée ("1-sun") en électricité au moyen d'une cellule solaire III-V/Si à double jonction.

Le nouveau record d'efficacité de 29,8 %, officiellement certifié, a été obtenu en utilisant une cellule supérieure en phosphure de gallium et d'indium produite par le NREL et une cellule inférieure en silicium cristallin produite par la technologie d'hétérojonction du CSEM. Les deux cellules ont été fabriquées séparément, puis superposées et connectées par le NREL.

Le record du NREL/CSEM a été publié dans la dernière édition des "Solar cell efficiency tables. "Dans la catégorie des cellules reliées mécaniquement, c'est un record", a déclaré David Young, chercheur principal au NREL. "La performance de la cellule à double jonction dépasse la limite théorique de 29,4 % pour le rendement des cellules solaires en silicium cristallin (à simple jonction)". Young est le co-auteur d'un article intitulé "Realization of GaInP/Si dual-junction solar cells with 29.8 percent one-sun efficiency", qui décrit les étapes suivies pour battre l'ancien record. L'article a été soumis pour publication dans l'IEEE Journal of Photovoltaics.

Stéphanie Essig, chercheuse au NREL, a fait une présentation intitulée "Progress Towards a 30% Efficient GaInP/Si Tandem Solar Cell" lors de la 5e Conférence internationale sur le photovoltaïque au silicium qui s'est tenue à Constance en mars 2015 et qui a suscité l'intérêt du CSEM. "Nous sommes convaincus que la technologie de l'hétérojonction au silicium est aujourd'hui la technologie du silicium la plus efficace pour une utilisation dans les cellules solaires en tandem", explique Christophe Ballif, responsable des activités photovoltaïques au CSEM. "Les scientifiques du CSEM et du NREL ont démontré qu'il est possible de fabriquer des cellules tandem d'un rendement de 30% en combinant une cellule à hétérojonction en bas avec une cellule en haut très performante, comme celle produite par le NREL", explique Matthieu Despeisse, responsable des activités sur le silicium cristallin au CSEM.

Essig note qu'un nouveau design de la cellule solaire à double jonction et l'implication du CSEM ont été déterminants pour ce record. Ces premiers résultats communs montrent également qu'un rendement de plus de 31 % peut être atteint en combinant des cellules NREL et CSEM. Ce travail a été soutenu par le " the Office of Energy Efficiency and Renewable Energy's Sunshot initiative ", la Confédération suisse et le programme Nano-Tera.