Comment obtenir des modules solaires CIGS au rendement supérieur à 20 %

D’après pv magazine International

Des scientifiques travaillant pour l’Institut national des sciences et technologies industrielles avancées, au Japon, ont étudié les perspectives d’appareils PV légers et flexibles basés sur une technologie cuivre, indium, gallium et sélénium (CIGS) en couche mince.

L’article « Lightweight and flexible Cu(In,Ga)Se₂ solar minimodules: toward 20% photovoltaic efficiency and beyond », récemment publié dans Flexible Electronics, présente les conclusions de leurs travaux, qui se sont essentiellement limités aux panneaux pouvant être montés sur des toitures, où des restrictions de poids strictes s’appliquent. Ils ont toutefois étudié également des toitures incurvées et des surfaces sur lesquelles des panneaux en silicium cristallin (c-Si) classiques ne peuvent pas être installés.

« Parmi les technologies photovoltaïques en couche mince, les cellules solaires à base de CIGS constituent une solution intéressante en raison des avantages qu’elles présentent : un rendement de conversion relativement élevé, une stabilité à long terme, un temps de retour énergétique relativement court ainsi que l’empreinte carbone réduite des produits », ont indiqué les scientifiques.

Améliorer le contrôle du dopage aux métaux alcalins sur le film CIGS sera décisif pour aider la technologie CIGS à atteindre un rendement supérieur à 20 % au niveau du module. D’après les chercheurs, cela dépend du type de métal alcalin ainsi que des méthodes et processus de dopage.

« Outre le dopage au métal alcalin, les spécialistes du CIGS s’intéressent en ce moment aux alliages d’argent (Ag) et de soufre (S) pour la modification et le contrôle de la structure des bandes d’énergie sur les dispositifs CIGS, à l’amélioration de la qualité des cristaux à gros grains ainsi qu’à la modification des interfaces de surface et arrière ». Les scientifiques soulignent que ces techniques contribuent à faire passer le rendement moyen des panneaux CIGS flexibles d’environ 18,5 % à plus de 20 %.

D’après les chercheurs, la suppression de la recombinaison des porteurs de charges au niveau de l’interface et au cœur d’une cellule CIGS constitue l’un des facteurs devant être améliorés pour obtenir un rendement plus élevé. Le marquage sur les bords des absorbeurs de lumière CIGS a été identifié comme l’une des causes possibles des problèmes de recombinaison.

« Néanmoins, à ce jour, l’effet des bords marqués mécaniquement sur les performances photovoltaïques n’a été abordé qu’en de rares occasions, ont-ils indiqué. C’est pourquoi dans cette section, l’impact du marquage mécanique, qui était une technique standard, sur la performance photovoltaïque fait l’objet d’une étude comparative avec des bords formés par photolithographie ».

Le rapport se penche en outre sur les variations des performances des cellules CIGS en fonction de l’intensité lumineuse et pointe l’utilité des dispositifs photovoltaïques CIGS dans des conditions de faible luminosité.

« L’amélioration des performances des cellules CIGS individuelles est incontournable pour les évolutions ultérieures, ont-ils conclu. Les approches fondées sur la science des matériaux et la physique des dispositifs, y compris la modification au niveau de la surface et de l’interface, ainsi que la qualité des cristaux à gros grains par la formation d’alliages avec Ag, S, ou d’autres éléments, de même que le contrôle du dopage aux métaux alcalins, devraient permettre de nouvelles avancées en matière de technologie photovoltaïque CIGS ».

Traduction assurée par Christelle Taureau.