Les cellules solaires tandem pérovskite-silicium promettent des rendements de plus de 30%. Régulièrement, de nouveaux records du monde sont annoncés par les laboratoires de recherche du monde entier.
Ces records du monde, cependant, sont réalisés sur des zones qui sont environ 400 fois plus petites que la taille actuelle d’une tranche d’une cellule solaire industrielle en silicium typique. Les chercheurs solaires étudient actuellement plusieurs voies prometteuses pour la production évolutive et économique de ces cellules solaires en tandem. Dans le cadre des projets de recherche récemment lancés « Pero-Si-SCALE » et « LiverPool » financés par le ministère fédéral allemand de l’Économie et de l’Action pour le climat, l’Institut Fraunhofer pour les systèmes d’énergie solaire ISE construit une plate-forme technologique indépendante pour la mise à l’échelle des cellules et modules solaires tandem pérovskite-silicium. L’objectif est de poursuivre le développement et l’analyse des conceptions de cellules et de modules ainsi que des processus de fabrication qui permettent un transfert rapide vers l’industrie.
« Une plate-forme de recherche pour le photovoltaïque tandem pérovskite-silicium à ce niveau de maturité technologique est jusqu’à présent unique au monde et constitue donc un argument de vente exclusif pour la recherche et le développement photovoltaïques allemands », déclare le Prof. Dr. Stefan Glunz, directeur de la division de la recherche photovoltaïque chez Fraunhofer ISE. « Cette plateforme nous permet de soutenir efficacement l’industrie photovoltaïque allemande et européenne, en collaboration avec d’autres institutions de recherche allemandes, dans le développement et la mise en œuvre de la prochaine génération de cellules solaires. »
Avec la plateforme Pero-Si-SCALE, les procédés, les technologies et les compétences nécessaires à la fabrication, à la caractérisation et aux tests de cellules et de modules solaires pérovskite-silicium sur le format industriel M12 doivent être établis et développés. « À cette fin, nous construisons une ligne de processus, qui sera achevée d’ici fin 2024 », explique le Dr Martin Hermle, chef de projet responsable du développement de la plate-forme technologique chez Fraunhofer ISE. « Au niveau de la cellule, la ligne comprend des équipements pour le dépôt sous vide et le revêtement chimique humide de la sous-cellule de pérovskite. Au niveau du module, un longeron adhésif industriel de nouvelle génération sera disponible pour le développement de procédés de fabrication et un système de luminescence pour le contrôle qualité du processus d’interconnexion. En outre, le projet nous permettra d’étendre les processus de caractérisation, d’étalonnage et d’analyse de la qualité des cellules et modules solaires à Fraunhofer ISE pour accueillir de grandes plaquettes. »
Pour les cellules de laboratoire d’une superficie d’un centimètre carré, le revêtement chimique humide est le procédé le plus couramment utilisé. Cette méthode est pratique pour la fabrication de petits formats de laboratoire et permet de tester rapidement de nouvelles conceptions de cellules. Cependant, le revêtement par centrifugation n’est pas adaptable aux tailles de substrat industriel. Par conséquent, la plateforme Pero-Si-SCALE se concentrera sur les méthodes d’évaporation sous vide pour l’application de la sous-cellule pérovskite à la sous-cellule silicium ainsi que pour l’application des contacts. L’objectif du projet de Liverpool est de développer des procédés d’évaporation sous vide industriellement viables pour le dépôt de matériaux pérovskites et de couches de contact.
La mise à l’échelle de la technologie tandem pérovskite-silicium est un sujet principal des 3Rd atelier tandemPV, qui se tiendra à Chambéry, en France, du 6 au 8 juin 2023. Deux chercheurs de Fraunhofer ISE, le Dr Patricia Schulze et Oussama Er-Raji, feront des présentations orales lors de la session intitulée « Processus et mise à l’échelle ». Oussama Er-Raji présentera des informations sur un procédé hybride pour la réalisation de cellules solaires tandem pérovskite-silicium à haut rendement. Une conférencière invitée, Dr. Patricia Schulze donnera un aperçu de la recherche actuelle sur le photovoltaïque tandem pérovskite-silicium à Fraunhofer ISE.