Rendement des cellules solaires : Longi explique pourquoi masquer les bords fait grimper la mesure

Masquer le pourtour d’une cellule solaire pendant sa mesure améliore le rendement affiché parce que la bande plongée dans l’ombre devient une zone résistive : les porteurs de charge peinent à rejoindre le bord de la plaquette, où ils se perdraient par recombinaison. C’est la conclusion d’une équipe du fabricant chinois Longi, qui s’est penchée sur une pratique très courante dans les laboratoires mais dont la physique restait floue.

Une question de mesure avant tout

Le point de départ de l’étude est très concret. En travaillant sur des cellules à contacts arrière à haut rendement, les chercheurs de Longi avaient repéré que le bord de la plaquette laissait filer une part notable du courant. Selon la surface retenue pour la mesure, le chiffre changeait nettement : 26,74 % sur la surface totale de la cellule, 27,09 % sur la seule surface d’éclairement définie.

Or cette technique sert couramment à établir les records de rendement, en particulier sur de petits échantillons. Jusqu’ici, explique le chercheur Genshun Wang dans un entretien à pv magazine, la zone masquée était traitée comme un simple cache géométrique ou comme une perte branchée en parallèle dans un schéma électrique global, sans regarder comment les charges s’y déplacent. Comprendre ce mécanisme doit permettre de choisir la bonne largeur de masque et d’ajuster le dessin de la grille de contacts.

Ce que montre l’étude de Longi

Une frontière entre zone éclairée et zone sombre

Les travaux, parus dans la revue Solar Energy Materials and Solar Cells, portent sur des cellules en silicium à contacts arrière. Le masque crée une transition nette : d’un côté, une région illuminée et conductrice ; de l’autre, près du périmètre, une région privée de lumière qui devient résistive. Cette frontière gêne la diffusion latérale des porteurs vers le bord physique, là où se concentrent les pertes. Résultat : moins de recombinaison en bordure et un meilleur rendement mesuré. L’équipe a confirmé ce comportement par des simulations menées avec le logiciel Quokka 3.

Un optimum à 5 mm

Les essais ont été menés avec plusieurs largeurs de masque. Le meilleur compromis apparaît à 5 mm. Au-delà, à 10 puis 15 mm, la surface inactive grandit et les pertes électriques associées font baisser le rendement. Les chercheurs notent aussi deux tendances opposées quand le masque s’élargit : la densité de courant de court-circuit commence par augmenter, alors que la tension en circuit ouvert diminue.

Le bénéfice est le plus net sur les cellules dont les bords ne sont pas passivés : environ 0,2 point de rendement gagné, en grande partie via le facteur de forme.

Les lignes de grille, une fuite résiduelle

Les simulations ont révélé une limite : une partie des porteurs atteint encore la bande masquée en suivant les lignes métalliques de la grille. Pour couper ce chemin, l’équipe propose une métallisation sélective, c’est-à-dire supprimer le métal sous la zone masquée. D’après son modèle, cette isolation du bord sombre profiterait à la fois au facteur de forme et à la tension en circuit ouvert.

Un outil de laboratoire, pas une recette d’usine

Genshun Wang insiste sur ce point : « il ne s’agit pas d’une technologie de production ». La métallisation sélective alourdit la fabrication et la bande masquée ne produit rien, ce qui gaspille une partie de la surface de la cellule. L’intérêt est ailleurs : en neutralisant l’effet des bords, la méthode aide à isoler et à quantifier les autres sources de pertes.

Pour un particulier, la leçon est simple : un rendement record de cellule obtenu en laboratoire, sur une surface définie, n’est pas celui d’un panneau posé sur un toit. Avant de comparer des offres sur ce seul critère, mieux vaut regarder le rendement du module complet et le coût réel du projet, comme l’explique notre guide sur la rentabilité des panneaux solaires. Et un vendeur qui brandit un chiffre de cellule pour justifier un prix élevé mérite de la méfiance : notre dossier sur les arnaques aux panneaux solaires recense ces arguments.

Questions fréquentes

Qu’est-ce que le masquage des bords d’une cellule solaire ?

C’est une technique de mesure en laboratoire : on recouvre le périmètre de la cellule d’un matériau opaque pour que ses bords ne soient pas éclairés pendant l’essai. Les pertes par recombinaison en bordure diminuent, ce qui peut augmenter le rendement mesuré.

Pourquoi le masquage améliore-t-il le rendement mesuré ?

D’après les chercheurs de Longi, la zone masquée devient sombre et résistive. Elle forme une barrière qui limite le déplacement latéral des porteurs de charge vers le bord de la plaquette, où ils seraient perdus par recombinaison.

Quelle est la largeur de masque la plus efficace ?

Dans les essais de Longi, 5 mm donnent le meilleur résultat. Des masques de 10 ou 15 mm font baisser le rendement, car la surface inactive et les pertes électriques augmentent.

Cette technique sera-t-elle utilisée sur les panneaux du commerce ?

Non. Les chercheurs précisent qu’il s’agit d’une méthode d’essai : la zone masquée ne produit pas d’électricité et la métallisation sélective complique la fabrication. Elle sert à mieux analyser les pertes des cellules.