Fraunhofer ISE ouvre un laboratoire clé pour l’industrialisation des cellules tandem pérovskite-silicium

L’Institut Fraunhofer pour les systèmes d’énergie solaire (ISE) a inauguré un nouveau laboratoire dédié à l’accélération de la mise sur le marché des cellules photovoltaïques tandem associant pérovskite et silicium. Baptisée Pero-Si-SCALE, cette infrastructure de recherche et développement indépendante est mise à disposition de l’industrie photovoltaïque allemande et européenne. Son objectif : faciliter le passage des performances de laboratoire vers des formats compatibles avec une production industrielle à grande échelle.

Ce laboratoire intervient dans un contexte où l’Europe cherche à reconquérir une souveraineté industrielle dans le domaine du solaire, aujourd’hui dominé par la Chine. Les cellules tandem pérovskite-silicium sont considérées comme la prochaine rupture technologique majeure, avec un potentiel de rendement bien supérieur aux cellules silicium classiques. Selon Fraunhofer ISE, la limite théorique de rendement passe de 29,4 % pour une cellule silicium seule à 43,3 % pour une architecture tandem, grâce à la couche de pérovskite d’environ 500 nanomètres d’épaisseur déposée sur le silicium.

Un enjeu stratégique pour l’Europe solaire

L’industrialisation rapide des cellules tandem est devenue une priorité pour réduire la dépendance européenne aux importations de modules solaires. Alors que des records de laboratoire dépassent les 33 % de rendement, le défi consiste à transposer ces résultats sur des wafers de grande taille (jusqu’à 210 x 210 mm) avec des procédés compatibles avec les chaînes de production existantes. Pero-Si-SCALE a précisément été conçu pour répondre à ce besoin, en offrant aux fabricants un espace de test, de caractérisation et d’intégration modulaire.

Pero-Si-SCALE : un pont entre la recherche et l’industrie

Le nouveau laboratoire permet de transférer des conceptions de cellules issues de la recherche fondamentale vers des formats industriels. Les équipements installés permettent de travailler sur des wafers allant jusqu’à 210 mm, avec des procédés à haut débit. Les industriels peuvent y évaluer de nouveaux designs, mesurer les performances sous différents éclairages et conditions, puis intégrer les cellules dans des modules photovoltaïques complets. L’objectif est de réduire le temps nécessaire entre l’innovation scientifique et la commercialisation, un facteur clé pour rester compétitif face aux géants asiatiques.

Des rendements prometteurs déjà atteints

Fraunhofer ISE indique avoir déjà obtenu des rendements de pointe supérieurs à 33 % à l’échelle du laboratoire avec son approche hybride. Ces résultats placent l’institut parmi les leaders mondiaux de la recherche sur les cellules tandem. Des entreprises comme Oxford PV ou LONGi travaillent également sur des technologies similaires, mais l’Europe mise sur une collaboration ouverte pour mutualiser les efforts. Le professeur Stefan Glunz, responsable de la division photovoltaïque de Fraunhofer ISE, souligne que le photovoltaïque est loin d’avoir livré tout son potentiel : « Les cellules tandem sont une clé pour franchir un nouveau cap d’efficacité, avec plus d’énergie solaire produite sur moins de surface et avec moins de matière. »

La voie hybride : combiner vide et chimie humide

La stratégie de Fraunhofer ISE repose sur une « voie hybride » qui associe des procédés sous vide (comme la pulvérisation cathodique ou le dépôt chimique en phase vapeur) et des procédés chimiques humides (comme le slot-die coating ou l’impression par jet). Cette combinaison permet de déposer la couche de pérovskite sur des cellules silicium texturées « standard », déjà produites en masse par l’industrie actuelle. L’avantage est double : réduction des coûts d’investissement pour les fabricants et meilleure compatibilité avec les lignes de production existantes, ce qui abaisse les barrières à l’adoption.

Vers une production à grande échelle

Au-delà du simple démonstrateur, Pero-Si-SCALE ambitionne de devenir un centre de référence pour la pré-industrialisation des cellules tandem. Des partenariats avec des équipementiers, des fabricants de modules et des producteurs de matériaux sont déjà en discussion. L’Europe souhaite ainsi créer un écosystème complet, depuis la R&D jusqu’à la fabrication en série, pour ne pas dépendre uniquement de technologies venues d’Asie. À terme, des lignes pilotes pourraient déboucher sur des usines de production à l’échelle du gigawatt.

En ouvrant Pero-Si-SCALE, Fraunhofer ISE envoie un signal fort : la prochaine génération du photovoltaïque ne se jouera pas seulement dans les laboratoires, mais dans la capacité à industrialiser rapidement des technologies à très haut rendement. Cette initiative s’inscrit dans les objectifs du plan solaire européen, qui vise à porter la capacité photovoltaïque installée à 600 GW d’ici 2030. Les cellules tandem pourraient y contribuer significativement, en offrant des rendements de module supérieurs à 30 % dans un avenir proche.

Pour en savoir plus sur les travaux de Fraunhofer ISE, consultez le site officiel : Fraunhofer ISE. Découvrez également les dernières avancées sur les cellules tandem via PV Magazine ou le NREL Best Research-Cell Efficiency Chart.