Une cellule solaire monocristalline de 20μm avec un rendement de 21,1 %

Des scientifiques ont construit le dispositif en déposant de multiples nanofilms métalliques sur les deux faces à l’aide d’un dépôt chimique en phase vapeur assisté par plasma. La cellule a atteint une tension en circuit ouvert de 684 mV, une densité de courant en court-circuit de 38,2 mA/cm2 et un facteur de remplissage de 80,8 %.D’après pv magazine International
Des chercheurs de l’Université de Hangzhou Dianzi en Chine ont fabriqué une cellule solaire monocristalline de type p en couche mince qui, selon eux, pourrait atteindre un rendement de conversion de puissance proche de celui de ses homologues industriels plus épais.
« Dans l’ensemble, les résultats de cette étude présentent une nouvelle façon de réaliser des cellules solaires au silicium cristallin minces à haute performance en utilisant beaucoup moins de silicium – pour une cellule de 20-μm, environ un huitième de la quantité requise pour une cellule épaisse de 160-μm sur une taille de panneau donnée », a déclaré le chercheur Leonidas Palilis.

Dans l’article “Investigation on significant efficiency enhancement of thin crystalline silicon solar cells“, publié dans le Journal of Photonics for Energy (JPE), les scientifiques expliquent qu’ils ont utilisé la méthode de transfert de couche (LT) au lieu de la découpe de lingots de silicium pour la production de la plaquette utilisée pour la cellule. Le LT est une technique qui permet de transférer une couche d’un matériau semi-conducteur, souvent à l’échelle d’une plaquette, du substrat d’origine au substrat cible.
Avec cette méthode, l’acide fluorhydrique (HF) est d’abord utilisé électrochimiquement pour graver des pores dans une plaquette de silicium épaisse pour le silicium poreux et cette plaquette est utilisée comme substrat pour la croissance épitaxiale d’une couche de silicium monocristallin. La couche de silicium mince épitaxiée est ensuite décollée du substrat de silicium poreux.
Grâce à ce processus, les scientifiques ont obtenu une fine tranche de silicium monocristallin de type p d’une épaisseur de 20μm. Ils ont ensuite déposé plusieurs couches de passivation composées d’oxyde d’aluminium (Al2O3), de nitrure de silicium (NiO2) et de monoxyde de silicium (SiOx) par dépôt chimique en phase vapeur assisté par plasma (PECVD) à l’avant de la cellule.
Ces contacts ont deux configurations différentes – SiO2/SiNx/SiOx et Al2O3/SiNx/SiOx – et amélioreraient l’absorption de la lumière dans les courtes longueurs d’onde et les grandes longueurs d’onde, ce qui améliore le courant de court-circuit et la tension de circuit ouvert de la cellule.
« Par rapport à une cellule solaire standard utilisée comme référence, la densité de courant est passée de 34,3 mA/cm2 à 38,2 mA/cm2 », ont avancé les universitaires, ajoutant que les couches de passivation ont également contribué à augmenter la tension de circuit ouvert de la cellule de 632 mV à 684 mV. En conséquence, le facteur de remplissage du dispositif est passé de 76,2 % à 80,8 % et l’efficacité de la cellule de 16,5 % à 21,1 %. « Cette avancée contribuera probablement à une adoption plus généralisée et rentable de la technologie de l’énergie solaire au silicium, en raison de la réduction des coûts et de l’expansion concomitante de la capacité de fabrication des panneaux solaires », a déclaré Leonidas Palilis.