Photovoltaïque : vers l’application tandem en grande surface pour les cellules solaires pérovskite

Le rendement actuel des cellules photovoltaïques silicium à simple jonction approche de la limite théorique de 29,5 % . Pour le dépasser, il est nécessaire d’y associer d’autres technologies solaires, afin de convertir plus efficacement la gamme de longueur d’onde bleue proche UV-B. Ces architectures, dites tandems, repoussent la limite théorique à 42 %.

L’utilisation des cellules pérovskites est une possibilité prometteuse pour la fabrication de tandems, ces matériaux ayant individuellement atteint le record mondial de 25,5 % de rendement. Au-delà des rendements très prometteurs, les procédés de fabrications sont mis en œuvre à basse température, à bas coût et compatibles avec de nombreuses tailles et variétés de substrats.
Dans cette perspective, l’IPVF travaille sur l’amélioration continue des cellules de test (9 mm²) par l’utilisation de nouveaux matériaux, et l’étude fine des interfaces. Ces avancées sont ensuite confirmées sur des objets de plus grande taille (jusqu’à 15 × 15 cm), notamment par le procédé de dépôt liquide slot-die. Enfin, l’étude est complétée par la fabrication de cellules semi-transparentes et l’intégration en architecture tandem.
En 2020, une nouvelle itération basée sur le semi-conducteur organique PTAA (poly(triaryl)amine), permettant l’extraction de l’énergie électrique, à atteint une efficacité supérieure à 20 % en architecture de test opaque. Ce matériau s’est par ailleurs révélé compatible avec le procédé de fabrication des cellules semi-transparentes, qui ont atteint un rendement supérieur à 17 %, soit un rendement théorique de 24 % en tandem 4T avec une cellule silicium . Certaines cellules ont également montré un rendement constant au-delà de 500 h sous illumination continue. Cette étape technologique ayant été acquise, les pistes de développement couvrent maintenant l’optimisation fine et le dépôt sur grande surface des autres semiconducteurs (couches d’interfaces, d’extraction et pérovskite). L’objectif d’ici 2022 est la fabrication d’une cellule tandem 15 × 15 cm de rendement 28 %.