Une cellule solaire CIGS avec alliage d’argent affiche un rendement de 18,7 %

D’après pv magazine International

Des scientifiques du Laboratoire fédéral d’essai des matériaux et de recherche (EMPA) ont élaboré une cellule solaire à couche mince basée sur du cuivre, gallium, indium et sélénium (CIGS) en utilisant une très petite quantité d’argent (Ag) pour l’alliage de l’absorbeur CGIS. Le dispositif pourrait être utilisé pour des applications de cellules solaires tandem.

« La quantité d’argent contenue dans le CIGS est minuscule : une couche de précurseur Ag de seulement 20 nm environ, voire moins, pour un CIGS d’une épaisseur de 3 000 nm environ, a indiqué le chercheur Maximilian Krause à pv magazine. Mais les avantages en termes de propriétés structurelles et électroniques pour améliorer le rendement de conversion photovoltaïque sont importants. »

D’après les scientifiques, l’utilisation d’argent améliore la croissance des grains et la qualité des cristaux tout en réduisant les effets néfastes et en compensant la bande interdite faible (1,0 eV) de l’absorbeur CIGS. Pour déposer l’Ag sur l’absorbeur, ils ont eu recours à une méthode de précurseur, par co-évaporation en trois étapes sur du verre sodocalcique.

« Pour finir, une couche tampon en sulfure de cadmium (CdS) de 35 nm a été déposée par bain chimique sur les absorbeurs, précisent-ils. Les cellules solaires n’ont pas été exposées à un trempage à chaud ».

Les scientifiques ont construit une cellule d’une surface de 0,57 cm² dotée d’un revêtement antireflet à base de fluoride de magnésium (MgF2). Testé dans des conditions de luminosité standard, le dispositif ayant enregistré les meilleurs résultats a présenté un rendement de conversion énergétique de 18,7 %, une tension de circuit ouvert de 602 mV, un courant de court-circuit de 42,1 mAcm^-2 et un facteur de remplissage de 73,9 %.

« Si l’Ag augmente la tension de circuit ouvert et le facteur de remplissage, aucune tendance similaire n’est à relever sur le courant de court-circuit », précisent-ils.

D’après les universitaires, la hausse des performances pourrait être due au fait que l’alliage d’Ag modifie l’interface de la cellule, laquelle consiste en une structure bi-couche composée d’une couche en rubidium, indium et sélénium (Rb-In-Se) et d’une couche de composé dit « ordered vacancy compound – OVC » appauvri en Cu. Cette structure réduit la densité des défauts à l’interface et agit comme des couches de passivation.

Cette technologie, qui selon eux peut être utilisée pour des applications sur des cellules solaires tandem, est décrite dans l’article « Silver-alloyed low bandgap CuInSe₂ solar cells for tandem applications » récemment paru dans RRL Solar.

« Jusqu’à présent, nous n’avons pas calculé les coûts supplémentaires, mais les avantages pourraient être significatifs si l’on considère les répercussions sur la production à une échelle industrielle, déclare Maximilian Krause à propos des coûts de production de cette cellule. Notre laboratoire s’intéresse de près aux avancées réalisées dans cette technologie, notamment en vue de l’industrialisation. »

Traduction assurée par Christelle Taureau.