Des chercheurs de l'Université Dianzi de Hangzhou ont inventé une cellule solaire monocristalline de 20 μm d'épaisseur et d'un rendement de 21.1 % grâce à une méthode innovante appelée transfert de couches (LT). Ils ont obtenu des améliorations remarquables du courant de court-circuit, de la tension à vide, du facteur de remplissage et du rendement global de la cellule, passant de 16.5 % à un niveau exceptionnel de 21.1 %, grâce à la mise en œuvre de couches de passivation et à des configurations de contact distinctes. Cela améliorerait encore les performances des cellules solaires, permettrait une utilisation rentable de l'énergie solaire au silicium et révolutionnerait la fabrication des panneaux.
Des chercheurs de l'université Hangzhou Dianzi en Chine ont développé avec succès une cellule solaire monocristalline de type p à couche mince dont l'efficacité de conversion de puissance rivalise avec celle de ses homologues industrielles épaisses.
Leonidas Palilis a déclaré : « Globalement, les résultats de cette étude présentent une nouvelle façon de réaliser des cellules solaires en silicium cristallin mince à hautes performances en utilisant beaucoup moins de silicium — pour une cellule de 20 µm, environ un huitième de la quantité requise pour une cellule épaisse de 160 µm sur une taille de panneau donnée. »
Dans leur article de recherche publié, les scientifiques expliquent avoir utilisé une méthode appelée transfert de couches (TC) au lieu de découper des lingots de silicium pour produire la plaquette de la cellule solaire. Le TC permet le transfert d'une couche de matériau semi-conducteur d'un substrat à un autre.
Cette méthode implique :
- La première électrochimique utilisation d'acide fluorhydrique (HF) pour graver les pores d'une plaquette de silicium épaisse, créant ainsi un substrat de silicium poreux.
- Ce substrat est ensuite utilisé pour la croissance épitaxiale d'un silicium monocristallin couche.
- Enfin, la fine couche épitaxiale de silicium est détachée du substrat de silicium poreux.
Grâce à cette méthode, les scientifiques ont réussi à obtenir une fine plaquette de silicium monocristallin de type p de 20 µm d'épaisseur . Afin d' améliorer les performances de la cellule, ils ont appliqué plusieurs couches de passivation, composées d'oxyde d'aluminium (Al₂O₃), de nitrure de silicium (SiO₂) et de monoxyde de silicium (SiOₓ), sur la face avant de la cellule par dépôt chimique en phase vapeur assisté par plasma (PECVD).
Les contacts sont disponibles en deux configurations distinctes et sont censés améliorer l'absorption lumineuse dans les longueurs d'onde courtes et longues. Cela entraîne une amélioration remarquable du courant de court-circuit et de la tension à vide de la cellule. Les configurations sont les suivantes :
- SiO2/SiNx/SiOx
- Al2O3/SiNx/SiOx
« Par rapport à une cellule solaire standard utilisée comme référence, la densité de courant est passée de 34.3 mA/cm2 à 38.2 mA/cm2 », a déclaré le chercheur, ajoutant que les couches de passivation ont également contribué à augmenter la tension en circuit ouvert de la cellule de 632 mV à 684 mV.
Par conséquent, le facteur de remplissage de l'appareil et l'efficacité des cellules ont connu une croissance remarquable :
- Passant de 76.2 % à un chiffre impressionnant 80.8 %.
- Passant d'un modeste 16.5 % à un niveau exceptionnel 21.1 %.
Leonidas Palilis a expliqué : « Cette avancée contribuera probablement à une adoption plus large et plus rentable de la technologie de l'énergie solaire au silicium, grâce à la réduction des coûts et à l'expansion concomitante de la capacité de fabrication des panneaux solaires. »
