On sait enfin comment le géant chinois du solaire a battu le record de performances avec sa cellule hors normes

En avril dernier, le fabricant chinois Longi annonçait avoir battu un nouveau record d’efficacité pour une cellule solaire au silicium. Rendement annoncé : 27,81 %, vérifié par l’Institut allemand de recherche sur l’énergie solaire de Hamelin.

Pour aller plus loin
Cette technologie chinoise de panneaux solaires bat le record du monde de rendement

La marque avait donné très peu d’informations techniques quant à la technologie utilisée pour atteindre ce niveau de performance. Ce n’est que récemment, à travers un article publié dans la revue Nature, que les chercheurs ont apporté les détails concernant cette cellule.

Une amélioration du facteur de remplissage pour une meilleure performance

Pour atteindre un rendement aussi élevé, les chercheurs se sont penchés sur un paramètre appelé « facteur de remplissage ». Celui-ci mesure l’efficacité d’une cellule solaire à convertir la lumière en électricité exploitable. Un facteur faible indique que l’électricité produite rencontre des obstacles pour circuler à l’intérieur de la cellule.

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Donc pour l’améliorer, l’équipe affirme avoir utilisé un laser afin de cristalliser le matériau des contacts arrière, chargés de collecter le courant. Cette technique a permis de créer des chemins conducteurs plus rapides et plus efficaces, facilitant ainsi la circulation de l’électricité dans la cellule.

Les chercheurs ont également optimisé les bords des cellules constituant généralement des zones de pertes importantes. Ils y ont introduit une technologie appelée « iPET », qui renforce à la fois la stabilité et l’efficacité de la cellule.

Grâce à ces techniques, la cellule solaire a atteint un facteur de remplissage exceptionnel de 87,55 %, un record dans le domaine.

Cette nouvelle technologie sera-t-elle bientôt commercialisée ?

Aujourd’hui, les meilleures cellules solaires disponibles sur le marché affichent un rendement d’environ 26 %. À court terme, le nouveau record de Longi n’y changera rien. En effet, le rendement de 27,81 % a été uniquement atteint dans des conditions de laboratoire, ce qui signifie que le produit est encore loin de la commercialisation.

Pour autant, les chercheurs ont conçu cette technologie avec une perspective industrielle dès le départ. Les prochaines étapes de leurs travaux viseront d’ailleurs à adapter la cellule à une production à grande échelle. Concrètement, ils travailleront à réduire la résistance qui freine le passage de l’électricité en optimisant les contacts électriques. Le procédé au laser sera également amélioré pour faciliter une production massive plus efficace.

Vers des cellules toujours plus efficaces

Avec ce nouveau record d’efficacité, Longi (qui revendique son 17 ᵉ record mondial dans le domaine) se rapproche de plus en plus de la limite physique du rendement. En effet, les cellules solaires au silicium ont un plafond théorique. Pour la technologie dite « à jonction unique », cette limite, connue sous le nom de Shockley–Queisser, est fixée à 33,7 %. En pratique, le rendement maximal atteint pourrait se situer plutôt autour de 30 %.

Pour dépasser ces valeurs, les chercheurs se tournent de plus en plus vers la technologie tandem, dite « à jonctions multiples ». Celle-ci consiste à empiler plusieurs couches de matériaux semi-conducteurs dans la même cellule, le plus souvent du silicium et de la pérovskite.

Cette année, Longi a même annoncé un record de 33,9 % grâce à cette technique, dépassant ainsi pour la première fois la fameuse limite de Shockley–Queisser.