Un rendement record pour des cellules solaires à triple jonction

Des cellules solaires à triple jonction développées par l’EPFL et le CSEM franchissent le seuil des 30 % de rendement certifié. Cette avancée repose sur l’association de pérovskites en couches minces et de silicium, avec un objectif clair : améliorer les performances tout en réduisant les coûts.

Travail rédactionnel: Domotech Magazine Source du texte: EPFL

Des chercheurs du laboratoire PV-Lab de l’EPFL, en collaboration avec le CSEM, ont mis au point une architecture photovoltaïque combinant une cellule en silicium et deux couches de pérovskite. Ce dispositif atteint un rendement certifié de 30,02 %, dépassant le précédent record de 27,1 %. Au-delà de la performance, l’approche vise une fabrication compatible avec une production à grande échelle.

Une architecture multi-jonction optimisée

Les travaux se concentrent sur deux verrous principaux des cellules à triple jonction : la tension limitée de la couche supérieure en pérovskite et la faible génération de courant dans la couche intermédiaire.

Trois leviers d’innovation ont permis d’améliorer ces paramètres :

• L’intégration d’une molécule favorisant la formation cristalline des pérovskites, réduisant les défauts et augmentant la tension (jusqu’à 1,4 V)
• Une méthode de fabrication en trois étapes pour optimiser l’absorption de la lumière dans le proche infrarouge
• L’ajout de nanoparticules réfléchissantes entre les couches, permettant de mieux exploiter le flux lumineux et d’augmenter le courant généré

Cette combinaison améliore à la fois la tension et la collecte des charges, deux facteurs clés pour atteindre des rendements élevés.

Des performances proches du photovoltaïque spatial

Les résultats obtenus se rapprochent des performances des cellules multi-jonctions III-V, utilisées notamment dans le spatial, mais avec un avantage majeur : le coût.

Ces technologies de référence peuvent atteindre jusqu’à 37 % de rendement, mais restent environ 1 000 fois plus coûteuses par watt que les solutions terrestres. L’approche développée par l’EPFL et le CSEM ouvre ainsi la voie à des dispositifs à haut rendement, plus accessibles et potentiellement industrialisables.

Un potentiel de rendement encore supérieur

Les cellules à triple jonction présentent un potentiel théorique supérieur à celui des architectures simples ou tandem. Selon les chercheurs, des rendements dépassant 40 % pourraient être atteints à terme.

Depuis une première démonstration à 13 % en 2018, les progrès réalisés illustrent la rapidité d’évolution des technologies à base de pérovskites, notamment en combinaison avec le silicium.

Vers une industrialisation et des applications élargies

Les travaux se poursuivent désormais sur deux axes principaux : le passage à l’échelle et la durabilité des dispositifs.

L’objectif est d’évaluer la stabilité dans le temps et d’anticiper une intégration dans des produits commerciaux. Grâce à l’utilisation de matériaux plus abordables que les semi-conducteurs III-V, ces cellules pourraient trouver des applications aussi bien dans le photovoltaïque résidentiel que dans des usages spécifiques à forte exigence de rendement.