Les chercheurs du Laboratoire national des énergies renouvelables (NREL) du ministère américain de l’énergie ont développé une cellule solaire III-V à six jonctions avec un taux de rendement de 47,1% sous une concentration de 143 sun (soleil, 1 sun = 100 mW/cm2), équivalent à 143 fois l’irradiation du soleil.
Ils ont déclaré avoir atteint un taux d’efficacité de 39,2 % sous un seul « sun ». La cellule est basée sur six couches photo-actives différentes fabriquées avec des alliages de semi-conducteurs III-V, qui peuvent chacune capter la lumière d’une partie spécifique des bandes de longueurs d’onde du spectre solaire.
« Le dispositif contient environ 140 couches au total de divers matériaux III-V pour soutenir la performance de ces jonctions, et pourtant il est trois fois plus étroit qu’un cheveu humain », précisent les chercheurs.
La cellule pourrait être utilisée dans un concentrateur photovoltaïque et a le potentiel d’atteindre un taux d’efficacité de 50%, ont-ils ajouté. Cependant, des barrières résistives à l’intérieur de la cellule entravent le flux de courant, ce qui est le principal obstacle à l’atteinte de l’objectif de 50 %, ont-ils reconnu dans « Six-jonction III-V solar cells with 47.1 % conversion efficiency under 143 suns concentration », l’article scientifique publié dans Nature Energy cette semaine.
En juin, d’autres chercheurs du NREL – en partenariat avec des scientifiques du Korea Advanced Institute of Science and Technology – ont démontré une façon de produire des cellules solaires à l’arséniure de gallium (GaAs) avec un substrat de germanium réutilisable. Le NREL a également travaillé avec Microlink Devices de Chicago dans le passé pour produire une cellule à trois jonctions avec un taux de conversion record de 37,75 %.
Le coût de production des cellules solaires à base de composés de matériaux d’éléments III-V – nommés selon les groupes du tableau périodique auxquels ils appartiennent – a jusqu’à présent limité ces technologies à des applications de niche, notamment les drones et les satellites, où le faible poids et le rendement élevé sont des préoccupations plus pressantes que le coût.
Le précédent record était détenu par Soitec, le CEA-Leti et l’Institut Fraunhofer ISE, depuis 2014, avec 46%.
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