Film photovoltaïque CIGS : record de rendement à 18,7% !

28 mai 2011

Film photovoltaïque CIGS (sur plastique flexible)

Film photovoltaïque CIGS (sur plastique flexible)

Des scientifiques de l’Empa ont fait un pas de plus vers l’électricité solaire à bas prix grâce au film photovoltaïque CIGS polymère dont ils ont réussi à booster le rendement de conversion de l’énergie solaire en électricité.

L’Empa est le laboratoire fédéral Suisse pour la science et les technologies des matériaux. L’équipe de scientifiques était déjà auteur du précédant record d’efficacité de cellules solaires CIGS sur film plastique il y a à peine 1 an avec 17,6%. Ils viennent de renouveler l’exploit en améliorant le rendement du film photovoltaïque CIGS à 18,7%, portant l’efficacité des cellules solaires CIGS polymère à un niveau quasiment équivalent aux cellules photovoltaïques en silicium polycristallin et aux cellules solaires en couche mince CIGS sur substrat en verre.

Le gros avantage des cellules photovoltaïques CIGS sur film plastique est qu’elles peuvent être produites en masse et à bas coût grâce au procédé roll-to-roll de rotatives (comme on imprime des journaux). Produire du film photovoltaïque pas cher et à haut rendement est l’innovation la plus attendue pour développer l’électricité solaire et faire baisser les coûts de production de l’électricité photovoltaïque.

Les cellules solaires CIGS polymère permettent de produire industriellement un film solaire flexible et léger, facile à transporter en rouleaux, facile à installer et permettant de faire de nouvelles formes de panneaux photovoltaïques souples comme des bâches photovoltaïques pour une application sur des surfaces jusque là inexploitées (murs, façades, mais aussi petit équipement électronique).

Film photovoltaïque à haut rendement

Jusqu’à présent, la technologie CIGS (Cuivre, Indium, Gallium, Sélénium) est surtout exploitée industriellement sur substrat en verre. En effet, l’utilisation d’un substrat plastique (polymère) nécessite un procédé de dépôt des cellules CIGS à basse température, plus difficile à maîtriser.

En collaboration avec des scientifiques de la Start-up FLISON, les chercheurs de l’Empa ont réussi à améliorer significativement le procédé de dépôt de couches CIGS à basse température. Ceci a permis de passer d’un rendement des cellules solaires flexibles CIGS de 14,1% en 2005 à 18,7% aujourd’hui.


Evolution du rendement du film photovoltaique CIGSAmélioration de l’efficacité de conversion énergétique des cellules solaires flexibles CIGS sur film en polymère

Pour battre le record de rendement, les chercheurs ont réussi à réduire les pertes de recombinaison en améliorant les propriétés structurelles des couches CIGS et le processus de dépôt à basse température des couches minces de CIGS. En phase finale, ils ont en plus réalisé un dopage in situ avec du sodium (Na).

Avec ce procédé, les scientifiques ont démontré qu’il était possible d’obtenir des performances de rendement aussi bonnes sur film plastique qu’avec un dépôt à haute température (plus de 550°C) sur substrat en verre ou en métal.

Le dépôt de couches CIGS à basse température devrait remplacer à terme le dépôt à haute température qui consomme plus d’énergie. Cela diminuera le coût énergétique de production de panneaux photovoltaïques en couche mince et permettra la production de film photovoltaïque flexible, performant et à bas prix.

Le directeur de l’Empa, M. Gian-Luca Bona explique que l’amélioration continue des rendements de conversion énergétique des cellules solaires CIGS flexible n’est pas un mince exploit. « Ce que nous voyons ici est le résultat d’une compréhension en profondeur des propriétés des matériaux, des couches et interfaces combiné de manière systématique avec un processus de développement novateur. Maintenant, nous avons besoin de transférer ces innovations à l’industrie pour que la production à grande échelle de modules solaires lowcost puisse décoller. »

Ces recherches ont été soutenues par le Fonds National Suisse (FNS), la Commission pour la Technologie et l’Innovation (CTI), cadre communautaire, l’Office fédéral de l’énergie (OFEN), ainsi que par les entreprises suisses W. AG BLOSCH et FLISOM.

Source : Empa

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