Record solaire : la France atteint 31 % de rendement avec une cellule tandem industrialisable

L’énergie solaire étant le grand pilier de la transition énergétique, les recherches se poursuivent dans le monde du photovoltaïque. Universités, instituts de recherche et industriels explorent différentes technologies afin d’augmenter le rendement des cellules solaires tout en facilitant leur production à grande échelle. La France figure aussi dans cette course.

L’Institut Photovoltaïque d’Île-de-France (IPVF), en collaboration avec la Delft University of Technology (TU Delft) aux Pays-Bas, vient d’ailleurs de franchir la barre des 30 % d’efficacité sur sa cellule solaire tandem silicium-pérovskite. Et ce rendement élevé n’a pas été l’unique grande réussite dans ces travaux. L’équipe affirme avoir mis au point un procédé de fabrication compatible avec une future industrialisation.

Une cellule tandem de 31 % conçue pour l’industrialisation

L’IPVF a ainsi annoncé avoir atteint un rendement record de 31 % avec une cellule solaire tandem silicium-pérovskite à deux bornes de 4 cm². Le dispositif associe une cellule en silicium à hétérojonction, fournie par TU Delft, à une couche de pérovskite développée par l’institut français.

Pour parvenir à ce résultat, les chercheurs ont optimisé plusieurs paramètres de la cellule. Ils ont notamment mis au point une surface « nanotexturée », capable de mieux piéger la lumière afin d’augmenter la quantité d’énergie convertie en électricité. Un revêtement antireflet a également été appliqué afin de limiter les pertes.

Ces travaux innovent aussi par le procédé de dépôt de la pérovskite, réalisé par enduction à l’air ambiant (slot-die), une technique adaptée à une production à grande échelle. C’est d’ailleurs ce qui distingue ces travaux de nombreuses recherches précédentes.

Comme l’a expliqué l’un des chercheurs à PV Magazine, « plusieurs équipes ont déjà démontré des cellules solaires tandem affichant un rendement supérieur à 30 %, mais nombre de ces résultats reposent sur des méthodes de dépôt à l’échelle du laboratoire ». La méthode développée par l’IPVF constitue donc un grand pas vers une future commercialisation. La prochaine étape consistera d’ailleurs à reproduire ces performances sur des cellules de plus grande surface, avant de les intégrer à des modules photovoltaïques complets.

La technologie tandem : l’avenir du solaire ?

Toujours dans le but d’accélérer le transfert vers l’industrie, les chercheurs souhaitent approfondir leur compréhension de la technologie tandem silicium-pérovskite. Cette architecture est aujourd’hui l’une des plus prometteuses pour la prochaine génération de panneaux photovoltaïques, ce qui explique l’intensité des recherches menées à travers le monde.

Des entreprises et instituts, tels qu’Oxford PV, Trinasolar, JinkoSolar, Hanwha Qcells, Longi ou encore le CEA (Commissariat à l’Énergie Atomique et aux Énergies Alternatives), investissent massivement dans cette filière.

Le principal avantage de la technologie est de dépasser les limites des cellules photovoltaïques classiques en silicium. En théorie, une cellule en silicium seule est limitée à un rendement d’environ 33 %. En intégrant la pérovskite, les cellules tandem peuvent franchir ce plafond théorique, exploit d’ailleurs déjà réalisé par le fabricant chinois Longi.

Malgré les avancées de la recherche, la technologie est encore loin d’être totalement mature. Le principal inconvénient reste la stabilité de la pérovskite, le matériau étant sensible à l’humidité, à l’oxygène et aux températures élevées. Avant une commercialisation à grande échelle, les scientifiques devront démontrer que les modules équipés de cellules tandem conservent leurs performances pendant 25 à 30 ans, comme les panneaux en silicium.