Des cellules solaires flexibles avec un rendement record de 22,2%
Gagner en rendement
Un an après avoir annoncé un record de rendement, les scientifiques de l'Empa ont atteint une nouvelle marque de 22,2% pour une cellule solaire flexible CIGS sur film polymère. Les cellules solaires de ce type sont particulièrement adaptées aux applications sur les bâtiments, les véhicules, les satellites, les dirigeables et les appareils mobiles.
Les cellules solaires CIGS flexibles sont composées de couches très fines, dont un composé constitué des éléments cuivre, indium, gallium et sélénium. Les couches sont déposées sur des substrats polymères flexibles, principalement par des procédés sous vide.
Empa
Les chercheurs de l'Empa ont - une fois de plus - amélioré le rendement des cellules solaires flexibles CIGS. Des mesures certifiées de manière indépendante ont révélé un rendement de 22,2% pour convertir la lumière en électricité, une amélioration par rapport à la valeur record précédente de 21,4%. À titre de comparaison, le meilleur rendement d'une cellule solaire rigide en silicium cristallin est de 26,7 %. L'équipe de Romain Carron, chef de groupe au Laboratoire des couches minces et de la photovoltaïque de l'Empa dirigé par Ayodhya N. Tiwari, a présenté ses derniers résultats à la 8e Conférence mondiale sur la conversion de l'énergie photovoltaïque (WCPEC-8) le 26 septembre 2022 à Milan.
Ces cellules solaires flexibles sont traitées sur un film polymère avec la couche de semi-conducteur Cu(In,Ga)Se2 qui absorbe la lumière déposée par une méthode de co-évaporation à basse température. Le scientifique de l'Empa Shiro Nishiwaki a modifié la composition de cette couche pour améliorer les performances du dispositif et la tension de sortie. "Les deux approches explorées pour allier le cristal ont permis des améliorations similaires des performances du dispositif", a déclaré Romain Carron. Par conséquent, les résultats peuvent être transférés à l'échelle industrielle suivant différentes mises en œuvre, avec des résultats équivalents. L'efficacité de la cellule solaire de 22,2 % a été mesurée de manière indépendante à l'Institut Fraunhofer pour les systèmes d'énergie solaire ISE à Fribourg, en Allemagne.
Une série de nouveaux records depuis 23 ans
Ayodhya Tiwari et son équipe mènent des recherches sur les cellules solaires flexibles à couche mince depuis plus de 23 ans. Grâce à leur connaissance approfondie de la technologie et des processus physiques fondamentaux, ils ont atteint plusieurs records d'efficacité au fil des ans. Leur "série de records" a commencé avec 12,8 % en 1999, puis est passée à 14,1 % (2005), 17,6 % (2010), 18,7 % (2011), 20,4 % (2013), avec des progrès plus récents vers 20,8 % en 2019 et 21,4 % en 2021.
Dans le régime des limites d'efficacité élevées, chaque petite augmentation nécessite une étude minutieuse des facteurs qui limitent la performance, et exige une approche innovante pour surmonter le défi. L'amélioration actuelle de l'efficacité est attribuée à l'alliage de la couche de semi-conducteurs absorbant la lumière pour améliorer les propriétés électroniques.
Les modules solaires flexibles et légers dotés de cette technologie sont particulièrement adaptés aux applications sur les toits et les façades des bâtiments, les serres, les véhicules, les dirigeables et les appareils électroniques portables. L'Empa collabore avec la société suisse Flisom pour la fabrication par laminage de modules solaires flexibles et légers destinés à de telles applications. La recherche a été soutenue par l'Office fédéral de l'énergie (OFEN).
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