Le Fraunhofer ISE met au point un procédé de dépôt sous vide pour les cellules solaires tandem pérovskite-silicium

D’après pv magazine international.

Des chercheurs de l’Institut Fraunhofer pour les systèmes d’énergie solaire (Fraunhofer ISE) en Allemagne étudient actuellement le dépôt sous vide pour fabriquer des couches minces de pérovskite et des couches de contact pour les cellules solaires tandem pérovskite-silicium.

Jusqu’à présent, les cellules tandem les plus efficaces, mesurant 1 cm² ou même moins, sont généralement fabriquées à l’aide d’un outil de revêtement chimique humide par centrifugation. « C’est une bonne méthode pour les essais rapides, mais elle n’est pas adaptable à la taille des substrats industriels », a déclaré Juliane Borchert, scientifique au Fraunhofer ISE, à pv magazine. Un autre point négatif de l’enduction par centrifugation est qu’elle ne peut pas être utilisée sur des substrats à texture pyramidale, typiques de la face avant des cellules solaires en silicium.

Le dépôt sous vide est l’une des deux principales voies de traitement des cellules solaires tandem pérovskite-silicium à l’échelle industrielle. L’autre est un processus basé sur la mise en solution.

« Il existe une grande variété de méthodes de dépôt pour les films minces de pérovskite. Certaines reposent exclusivement sur des procédés chimiques humides, tels que le spin coating, le blade coating et l’impression. D’autres sont des processus d’évaporation sans solvant dans une chambre à vide, comme le dépôt physique en phase vapeur ou le dépôt par laser pulsé », a expliqué Juliane Borchert.

Les chercheurs utilisent des plaquettes de taille M12 pour leurs expériences, qui sont menées dans le cadre d’un projet de recherche triennal de 6,5 millions d’euros appelé Liverpool.

« Dans le projet Liverpool, nous utilisons une méthode de dépôt hybride qui combine les meilleurs aspects des deux approches. Il s’agit d’un processus d’évaporation sous vide pour déposer les composants inorganiques, suivi d’une seconde étape chimique humide pour convertir cet échafaudage inorganique en un film de pérovskite complet. Nous visons un rendement de plusieurs plaquettes M12 par heure, soit 40 par jour », a déclaré le chercheur.

La recherche de Liverpool fait partie d’un ensemble de projets de recherche sur les cellules solaires tandem pérovskite-silicium menés par l’Institut Fraunhofer ISE. Par exemple, le projet Pero-Si-Scale est axé sur la construction d’une ligne pilote composée uniquement de processus et de technologies évolutifs, y compris des étapes de caractérisation et de test pour les cellules et les modules tandem M12. Les deux projets ont été lancés l’année dernière au printemps et sont financés par le ministère fédéral allemand de l’économie et de l’action climatique (BMWK). Le projet Liverpool se poursuivra jusqu’en avril 2026.

En novembre dernier, un groupe de chercheurs du Fraunhofer ISE a publié une étude estimant que le potentiel d’efficacité pratique de conversion d’énergie des cellules solaires tandem pérovskite-silicium pourrait atteindre 39,5 %. Fin janvier 2024, l’institut allemand et la société britannique Oxford PV ont annoncé la fabrication d’un module solaire tandem pérovskite-silicium avec une conception verre-verre et un rendement de conversion d’énergie de 25 %.

Traduit par Marie Beyer.