Cellule PV : Nouveau record européen : 39,7% d’efficacité en labo pour l’ISE
Il y a deux jours, l'Institut Fraunhofer sur les systèmes d'énergie solaire (ISE) de Freiburg (Allemagne) annonçait un nouveau record de 39,7% pour l'efficacité de cellules photovoltaïque (à rapprocher au record du monde de 40,8% obtenu début aout par le NREL ( US Department of Energy's National Renewable Energy Laboratory).
Les nouvelles cellules utilisant des structures type triple-jonction métamorphiques composées de plus de 30 couches (dont la jonction Ga0.35In0.65P, Ga0.83In0.17As et Ge) ont été réalisées à partir d’un substrat de germanium en utilisant le procédé MOCVD de dépôt chimique en phase vapeur d’un organométallique. De plus, ce record d'efficacité a été atteint grace à l'amélioration des structures de contact des cellules PV en utilisant une face avant metallisée en réseau de fils métalliques minces qui ont la propriété de transporter de grands courants électrique, mais avec une faible résistance.
Figure 1 : structure type du réseau métallique sur la face avant d'un concentrateur solaire PV GaInP / GaInAs / GE d'un diamètre de 2 mm.
Pour les systèmes concentrateurs photovoltaïques (CPV), une efficacité optimale pour les cellules PV multi-jonction doit souvent être obtenu à un facteur de concentration équivalent à 300-600 soleils. À différents facteurs de concentration, la métallisation sur la face avant de la cellule fait une grande différence : dans la première grille, le courant est conduit au moyen d'un réseau de minces fils (voir figure 1) à partir du milieu de la cellule PV jusqu’en bordure, où il est ensuite capté par un fil d'or 50μm. Sous la lumière du soleil concentrée, la structure de ce réseau métallique est particulièrement critique : d'une part, les fils métalliques doivent être assez grands pour le transport, avec une faible résistance, des grands courants qui sont générées sous la lumière du soleil concentrée, et d'autre part, les fils doivent être aussi petit que possible, car la lumière du soleil ne peut pas pénétrer à travers le métal et donc la cellule car la zone couverte par le métal ne peut pas être utilisé pour convertir la lumière du soleil en électricité.
Figure 2 : plaquette de cellules PV avec différentes structures de concentrateurs solaires .
Au cours des deux dernières années, le Fraunhofer ISE, pour un programme de recherche sponsorisé par l'Union européenne, a travaillé sur un logiciel pour le calcul théorique des structures de contact optimales. Sur la base de ce travail, les nouvelles cellules sont particulièrement adaptées aux rayonnements non homogènes, comme c'est le cas pour les facteurs de concentration équivalent à 300-600 soleils. Les cellules solaires ont été installés dans des modules de concentrateur type FLATCON, à la fois au Fraunhofer ISE et chez Concentrix Solar GmbH, une spin-off de l’ISE.
- Source : www.ise.fhg.de et www.semiconductor-today.com -
