L’institut allemand Fraunhofer pour les systèmes d’énergie solaire, Fraunhofer ISE, affirme avoir atteint un rendement de conversion de 25,9 % pour une cellule solaire tandem III-V cultivée directement sur du silicium.
Ce résultat marque une amélioration par rapport au précédent record de 24,3 % de rendement de l’institut.
Ce résultat a été obtenu en remplaçant une couche mince à l’intérieur de la cellule à jonctions multiples, déclare le chercheur Markus Feifel. « Une analyse minutieuse de nos cellules a montré que cette couche créait une barrière pour les électrons se déplaçant à travers la structure cristalline. »
Le silicium a été utilisé comme absorbeur pour la partie infrarouge du spectre. Plusieurs couches d’une épaisseur de quelques microns de semi-conducteurs III-V ont été déposées sur la couche de silicium. Tous les absorbeurs séparés de la cellule sont interconnectés en interne par des couches cristallines supplémentaires.
La cellule est une version modifiée d’une cellule solaire III-V efficace à 34,5 % qui est fabriquée suivant un procédé appelé « Wafer bond », collage direct de wafers, où les couches III-V sont d’abord déposées sur un substrat d’arséniure d’aluminium et de gallium (GaAs), puis pressées ensemble.
« Cette technologie est très efficace mais aussi coûteuse », ont déclaré les scientifiques. « C’est pourquoi le Fraunhofer ISE travaille depuis de nombreuses années sur des procédés de fabrication plus directs dans lesquels les couches III-V sont déposées, ou cultivées directement sur une cellule solaire en silicium. »
Le coût de production des cellules solaires basées sur des composés d’éléments III-V – nommés d’après les groupes du tableau périodique auxquels ils appartiennent – a confiné ces dispositifs à des applications de niche, notamment les drones et les satellites, où le faible poids et le rendement élevé sont des préoccupations plus contraignantes que les coûts, par rapport à l’énergie produite.
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