Une cellule solaire à hétérojonction bifaciale avec un rendement de 22,84 %

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D’après pv magazine International

Un groupe de recherche de l’Université de technologie de Delft (TU Delft) aux Pays-Bas et de l’Université de Nankai en Chine a atteint un rendement de conversion de puissance de 22 % dans une cellule solaire cristalline à hétérojonction bifaciale fabriquée avec une épaisseur réduite d’oxyde transparent conducteur (TCO). « Ce travail est destiné au développement durable de l’énergie photovoltaïque, en réduisant l’utilisation de matériaux rares, tout en améliorant les performances des cellules solaires, a déclaré le chercheur Olindo Isabella à pv magazine. Outre les dispositifs à hétérojonction bifaciale en silicium, les résultats de cette étude pourraient fournir des indications sur le développement d’autres cellules solaires c-Si nécessitant des TCO et dotées de contacts de passivation sélectifs des porteurs, tels que les TOPCon bifaciaux à haut rendement et les contacts à base d’oxyde métallique ».

Les TCO utilisés pour la cellule sont basés sur l’oxyde d’indium(III) (In2O3), qui est considéré comme un élément critique pour la technologie par de nombreux experts. « La réduction de la consommation d’indium, qui est liée à l’utilisation des oxydes conducteurs transparents (TCO), est un défi essentiel pour porter la technologie des cellules solaires à hétérojonction de silicium (SHJ) au niveau du térawatt », ont déclaré les scientifiques, qui publient leurs résultats dans l’étude “Towards bifacial silicon heterojunction solar cells with reduced TCO use“, qui a été récemment publié dans Progress in Photovoltaics.

Ils ont testé trois types d’oxydes d’indium dopés à l’étain (ITO), au fluor (IFO) et au tungstène (IWO). Les trois oxydes présentaient des propriétés opto-électriques différentes à partir d’un dopage cationique métallique de post-transition, d’un dopage anionique et d’un dopage cationique métallique de transition, respectivement. Ils ont déposé les oxydes sur des substrats en verre Corning à température ambiante par la technique de pulvérisation magnétron à radiofréquence (RF), qui est une approche impliquant l’alternance du potentiel électrique du courant dans un environnement sous vide à des RF. La cellule de 2 cm2 × 2 cm2 a été fabriquée par métallisation par placage de cuivre (Cu), selon une technique récemment développée par le même groupe de recherche. « La consommation d’argent est largement réduite grâce à l’utilisation de l’approche de métallisation par plaquage de cuivre », a ajouté Olindo Isabella.

Les propriétés des trois TCO ont été évaluées à l’aide d’un système de mesure de l’effet Hall HMS-5000 fourni par la société sud-coréenne Ecopia Corp. et d’un ellipsomètre spectroscopique M-2000 DI fourni par la société américaine J. A. Woollam. Les mesures ont montré que l’IFO et l’IWO sont favorables au contact p et au contact n, respectivement, tandis que l’ITO fonctionne bien à la fois au contact p et au contact n. Les performances des cellules solaires ont été analysées pour les dispositifs SHJ monofaciaux et bifaciaux. La cellule solaire championne est un dispositif bifacial d’une efficacité de 22,84 % construit avec un IWO de 25 nm d’épaisseur sur la face avant et un ITO de 25 nm d’épaisseur sur la face arrière. « Cela représente une réduction de 67 % du TCO par rapport à une cellule solaire bifaciale de référence avec un TCO de 75 nm d’épaisseur sur les deux faces », ont déclaré les scientifiques.

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