JinkoSolar franchit un cap avec une cellule solaire tandem à 32,76% d’efficacité

Le secteur photovoltaïque vient d’enregistrer une avancée majeure. Une collaboration entre JinkoSolar, la National University of Singapore (NUS) et le Singapore Solar Energy Research Institute (SERIS) a abouti à la création d’une cellule solaire tandem pérovskite-silicium affichant une efficacité de conversion certifiée de 32,76%. Ce record, validé par le Centre national de métrologie de l’industrie photovoltaïque de Chine (NPVM), marque une étape cruciale vers des panneaux solaires plus performants et accessibles.

Une innovation clé : le contrôle de la cristallisation par ligand MBT

Le cœur de cette percée technologique réside dans la résolution d’un défi de fabrication. Les wafers de silicium TOPCon industriels, bien qu’efficaces, présentent une conductivité thermique élevée. Lors du dépôt de la couche pérovskite supérieure, cette propriété provoque une cristallisation trop rapide et désordonnée, générant des vides et des défauts qui dégradent les performances.

Pour contourner cet obstacle, les chercheurs ont innové en abandonnant les approches traditionnelles. Ils ont introduit un additif organique spécifique, le ligand 2-mercaptobenzothiazole (MBT), dans la solution précurseur de la pérovskite. Comme l’explique Menglei Xu de JinkoSolar, ce ligand agit comme un modérateur : sa structure moléculaire unique permet des interactions stables avec les composants de la pérovskite, ralentissant et contrôlant finement le processus de cristallisation. Il en résulte un film pérovskite « compact, uniforme, sans vides et de haute qualité » directement sur le silicium industriel.

La structure détaillée de la cellule record

Ce dispositif tandem monolithique combine deux technologies de pointe :

• Cellule supérieure (Pérovskite) : Elle est constituée d’un empilement de couches minces comprenant un substrat ITO, une couche transporteuse de trous en oxyde de nickel (NiOₓ), l’absorbeur pérovskite traité au MBT, et une couche transporteuse d’électrons en fullerène (C60).
• Cellule inférieure (Silicium) : Il s’agit d’une cellule TOPCon industrielle standard, fabriquée sur un wafer de silicium monocristallin d’une épaisseur d’environ 130 µm.

Cette architecture permet de capturer un spectre lumineux plus large que les cellules au silicium seules, la couche pérovskite absorbant particulièrement bien la lumière bleue tandis que le silicium capture la lumière rouge et infrarouge.

Des performances et une stabilité remarquables

Les tests en laboratoire ont confirmé le potentiel exceptionnel de ce prototype. Sur une surface active de 0,925 cm², la cellule a atteint un rendement de 33,62% avec une tension en circuit ouvert pouvant aller jusqu’à 1,97 V. Plus impressionnant encore, le dispositif a démontré une stabilité prometteuse pour une technologie pérovskite, conservant 91% de son efficacité initiale après 1 700 heures de fonctionnement continu dans des conditions de stress (85% d’humidité relative et suivi du point de puissance maximale).

Une voie prometteuse pour une production industrielle

Au-delà du record, l’aspect le plus significatif de cette découverte est sa compatibilité affirmée avec les processus industriels existants. Les chercheurs soulignent que la stratégie au ligand MBT est adaptée aux techniques de dépôt en solution à grande échelle et à haut débit. Cela ouvre la perspective réaliste d’intégrer des couches pérovskite haute performance directement sur les lignes de production de cellules TOPCon classiques, sans nécessiter de refonte complète des usines.

Cette recherche, publiée dans la prestigieuse revue Nature Energy, fournit donc une feuille de route claire. Elle identifie un problème critique de fabrication et propose une solution élégante et applicable à l’échelle industrielle. Comme le conclut Menglei Xu, ce travail « a un potentiel significatif pour une application directe en production industrielle », rapprochant un peu plus la technologie tandem pérovskite-silicium du marché de masse et d’une énergie solaire encore plus compétitive.