D’après pv magazine International
En septembre 2021, Sundrive a annoncé un record de rendement de conversion énergétique avec 25,54 % pour sa cellule solaire à hétérojonction sans argent. Dans un article paru récemment dans Progress in Photovoltaics, des scientifiques de Sundrive et Maxwell détaillent aujourd’hui les innovations technologiques qui ont permis d’atteindre ce résultat.
À cette époque, la start-up australienne avait déclaré que les résultats, certifiés par l’Institut allemand de recherche sur l’énergie solaire (ISFH), constituaient le rendement le plus élevé jamais enregistré pour une cellule solaire à hétérojonction (HJT) de silicium de taille commerciale. Elle avait précisé avoir eu recours à des processus de production à grande échelle fournis par Maxwell Technologies, fabricant d’équipement installé en Chine.
« Dans cet article, nous dévoilons certaines de nos avancées récentes sur les cellules solaires HIT (Heterojunction with Intrinsic Thin layer), notamment l’utilisation d’oxyde d’indium dopé aux métaux de transition (IMO), l’utilisation de couches d’oxyde de silicium nanocristallin hydrogéné (nc-SiOx:H) et d’un plaquage de cuivre (Cu), a expliqué le chercheur Cao Yu à pv magazine. Si les couches IMO et nc-SiOx:H ont déjà été utilisées sur la chaîne de fabrication de notre client, ce n’est pas le cas du plaquage de Cu ».
Les chercheurs ont déclaré que les couches IMO utilisées pour la cellule solaire présentaient une bande interdite plus large, une mobilité des porteurs de charge plus élevée et une concentration des porteurs plus faible que les couches d’oxyde d’indium-étain (ITO) classiques. Ils ont eu recours à des couches IMO dotées d’une bande interdite optique d’environ 3,88 eV et d’une mobilité élevée atteignant 83,2 cm2/V par seconde pour fabriquer des TCO en couches minces qu’ils ont ensuite déposés sur les cellules grâce à une méthode de pulvérisation magnétron en courant continu à température ambiante.
Le groupe de chercheurs a utilisé des couches nc-SiOx:H, qui ont un faible coefficient d’absorption, pour améliorer la densité de court-circuit de la cellule. Ces couches ont été déposées par dépôt chimique en phase vapeur assisté par plasma (PECVD) à très haute fréquence. « Grâce au PECVD à très haute fréquence, il est possible de fabriquer efficacement des couches nc-SiOx:H d’une épaisseur de 20 nm environ tout en conservant une grande qualité de passivation dans une production industrielle de masse », ont-ils ajouté.
Pour le plaquage de Cu, les universitaires ont expliqué avoir formé les grilles de doigts-barres omnibus en Cu grâce au processus de métallisation exclusif de Sundrive Solar. Ce dernier comprend la formation d’un masque puis le plaquage horizontal de la grille métallique à l’électrolyte de cuivre acide. La largeur d’ouverture des doigts laissée par le masque était d’environ 20 µm.
Pour la fabrication de la cellule solaire, d’une surface de 274,5 cm², les scientifiques ont utilisé un wafer en silicium de type n produit par Czochralski (CZ) et fourni par le fabricant chinois Longi. Ces plaquettes ont une épaisseur de 150 µm et présentent une résistivité de 1 Ωcm. Les chercheurs ont eu recours à une méthode chimique de traitement des plaquettes par voie humide, comprenant l’élimination des dégâts de découpe, la texturation et le nettoyage.
« Des couches d’environ 16 nm de nc-SiOx:H(n) (ou 6 nm de a-Si:H(n)) et 8 nm de a-Si:H(p) sont déposées pour servir au transport sélectif des charges, respectivement sur les surfaces avant et arrière, ont-ils indiqué. Ensuite, des TCO en couches d’environ 80 nm sont pulvérisés sur les deux faces du wafer. Enfin, les doigts métalliques de la grille de contact (pâte Ag ou Cu plaqué) sont disposés sur chacune des surfaces ».
Testée dans des conditions d’éclairage standard, la cellule a affiché non seulement le rendement record mentionné, mais aussi un courant de court-circuit remarquable de 40,24 mA par cm².
« Ces résultats ont démontré la faisabilité du haut rendement et, plus important encore, de la production de masse durable et à faible coût des cellules solaires SHJ », a affirmé le groupe de chercheurs.
Cao Yu a souligné que les coûts de production des modules solaires HIT sont très proches de ceux des modules PERC.
« Les coûts de production des cellules HIT sont un peu plus élevés que ceux des cellules PERC, a ajouté Cao Yu, mais il existe à mon avis une marge de manœuvre importante pour réduire encore les coûts des cellules HIT ».
Plus récemment, Sundrive a déclaré avoir atteint un rendement de 26,41 % sur une cellule solaire à hétérojonction (HJT) en silicium de taille réelle grâce à sa technologie à base de cuivre. D’après l’entreprise, les améliorations apportées à la cellule HJT, d’une surface totale de 274,3 cm² (taille M6), ont été observées au niveau des trois paramètres clés de performance, notamment la tension de circuit ouvert (Voc), le courant de court-circuit (ICC) et le facteur de remplissage (FF).
Traduction assurée par Christelle Taureau.
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