Une cellule solaire TOPCon atteint 24,2 % de rendement grâce à une nouvelle technologie de dépôt de couche atomique assistée par plasma

D’après pv magazine international.

Une équipe de chercheurs internationaux a fabriqué une cellule solaire à contacts passivés à oxyde tunnel (TOPCon) grâce à une nouvelle technique permettant de maîtriser le dépôt d’oxyde tunnel à l’échelle atomique.

« Cette nouvelle technologie vise à résoudre les problèmes posés par les processus classiques de dépôt chimique en phase vapeur à basse pression (LPCVD), a expliqué le chercheur Liao Baochen à pv magazine. Il s’agit, entre autres, des coûts de maintenance élevés et des taux de dépôt faibles, notamment pour le dopage in situ. »

Les scientifiques ont décrit la méthode proposée comme une technique novatrice de dépôt de couche atomique industrielle assistée par plasma (PEALD) de type tunnel. D’après eux, elle permet de produire des films d’oxyde de silicium (SiOx) denses en forme de tunnel de grande qualité, à faible coût et à haut rendement.

Selon les chercheurs, cette méthode pourrait aisément être intégrée dans des systèmes de dépôt chimique en phase vapeur assisté par plasma (PECVD) de type tunnel utilisés pour la fabrication de modules solaires PERC monocristallins.

« Un seul outil de dépôt suffit pour réaliser le dépôt de toutes les couches minces, ce qui rend ce processus de fabrication plus compétitif que les méthodes traditionnelles », ont affirmé les chercheurs.

Les scientifiques ont mis au point la cellule avec un wafer G1 de type n d’une épaisseur de 170 µm et d’une surface de 440,96 cm². Ils ont déposé toutes les couches à une température de 200 °C en respectant un cycle de 25 secondes. Ils ont ensuite contrôlé l’épaisseur du SiOx en ajustant le nombre de cycles de dépôt de couche atomique (ALD) puis recuit tous les échantillons dans un four tubulaire à 920 °C pendant 45 minutes pour faciliter la cristallisation et l’activation du dopant.

Enfin, les universitaires ont sérigraphié les cellules des deux côtés avec une pâte d’alliage aluminium-argent (Al-Ag) pour les électrodes avant et Ag pour les électrodes arrière. Puis ils ont cuit les appareils à une température maximale d’environ 800 °C dans un four industriel à combustion rapide.

L’équipe de recherche a testé les cellules dans des conditions d’éclairage standard et le dispositif le plus performant a atteint un rendement de conversion énergétique de 24,2 %, une tension en circuit ouvert de 42,65 V, un courant de court-circuit de 17,74 A et un facteur de remplissage de 81,0 %.

Les scientifiques ont également utilisé 60 cellules pour construire un module TOPCon de 613 W qui a atteint un rendement de 22,8 %, une tension en circuit ouvert de 41,21 V, un courant de court-circuit de 18,17 A et un facteur de remplissage de 79,5 %.

« Les cellules ont été découpées en deux au laser et laminées des deux côtés avec deux panneaux de verre trempé pour former des modules bifaciaux », ont-ils précisé.

Ils ont présenté leur nouveau procédé de fabrication dans l’article « Atomic scale controlled tunnel oxide enabled by a novel industrial tube-based PEALD technology with demonstrated commercial TOPCon cell efficiencies > 24% », récemment publié dans Progress in Photovoltaics.

Le groupe de chercheurs regroupe des scientifiques travaillant à l’Université de Nantong en Chine, le fabricant de cellules chinois Tongwei, l’Institute of Materials Research and Engineering (IMRE) de Singapour, la University of New South Wales (UNSW) en Australie ainsi que le fabricant de modules Risen Energy installé en Chine.