Cellules solaires CIGS à haut rendement énergétique

Un an après leur dernier record de rendement, les scientifiques de l'Empa ont atteint une nouvelle valeur record de 22,2% pour les cellules solaires flexibles CIGS sur films plastiques. Les cellules solaires de ce type sont particulièrement adaptées aux applications sur les bâtiments, les véhicules, les satellites, les dirigeables et les appareils mobiles.

Les chercheurs de l'Empa ont encore amélioré le rendement des cellules solaires flexibles CIGS. Des mesures certifiées par un organisme indépendant ont révélé une valeur de 22,2% pour la conversion de la lumière en électricité, ce qui représente une amélioration par rapport au record précédent de 21,4%. À titre de comparaison, le rendement maximal d'une cellule solaire rigide en silicium cristallin est de 26,7%. L'équipe dirigée par Romain Carron, chef de groupe au Laboratoire des couches minces et du photovoltaïque de l'Empa, sous la direction d'Ayodhya N. Tiwari, a présenté ses derniers résultats lors de la "8e World Conference on Photovoltaic Energy Conversion" (WCPEC-8), le 26 septembre 2022 à Milan.

L'institut Fraunhofer ISE a confirmé les résultats

Les cellules solaires flexibles sont traitées sur un film polymère avec Cu(In,Ga)Se2 comme couche semi-conductrice absorbant la lumière, déposée par un procédé de coévaporation à basse température. Le scientifique de l'Empa, Shiro Nishiwaki, a modifié la composition de la couche afin d'améliorer la puissance et la tension de sortie des cellules. "Deux approches différentes de l'alliage du cristal ont conduit à une amélioration similaire de la performance du dispositif", explique Romain Carron. Par conséquent, les résultats obtenus peuvent être transposés à l'échelle industrielle de différentes manières, mais avec des résultats équivalents. Le rendement de 22,2% de la cellule solaire a été confirmé de manière indépendante à l'Institut Fraunhofer pour les systèmes énergétiques solaires ISE à Fribourg.

Alliage sur substrats polymères flexibles

Ayodhya Tiwari et son équipe mènent des recherches sur les cellules solaires flexibles à couches minces depuis plus de 23 ans. Grâce à leur connaissance approfondie de la technologie et des processus physiques fondamentaux, ils ont établi plusieurs records d'efficacité au fil des ans, en commençant par un taux d'efficacité de 12,8% (1999), puis en passant à 14,1% (2005), 17,6% (2010), 18,7% (2011) et enfin 20,8% en 2019 et 21,4% en 2021.

L'augmentation actuelle du rendement est due à l'alliage de la couche semi-conductrice absorbant la lumière, qui a amélioré ses propriétés électroniques. La recherche a été soutenue par l'Office fédéral de l'énergie (OFEN).