Enel Green Power et le CEA atteignent un rendement cellule de 24.9% sur 9cm²

[Tandem Pérovskite-Silicium]

Recherche et innovation

Publié le 14/04/2022

Tandem Pérovskite-Silicium

La découverte des propriétés photovoltaïques des matériaux pérovskites (PK) organométalliques halogénés offre la possibilité d’un saut technologique remarquable pour les cellules solaires.

En effet, ces matériaux ouvrent la voie vers des rendements de conversion supérieurs à 30% en les combinant avec un matériau de plus faible band-gap tel que le silicium (Si). Ils possèdent également l’avantage de pouvoir être mis en œuvre par voie liquide, ce qui permet d’envisager des modes d’industrialisation peu couteux et compatibles avec les fortes cadences.

Le CEA-Liten à l’INES, en collaboration avec ENEL Green Power, développe la technologie tandem Si/PK deux terminaux avec l’objectif d’atteindre de hauts rendements aux formats classiques du photovoltaïque avec des procédés permettant leur industrialisation. Deux voies sont étudiées en parallèle au sein des laboratoires du CEA: une architecture de type NIP avec un record de rendement atteint de 23,7% sur surface active, et depuis 2021 une architecture de type PIN.

Ces derniers mois ont été intenses en travaux autour de cette dernière architecture dite PIN avec :

Le développement de l’architecture initiale sur 9 cm²
L’adaptation de la cellule silicium à hétérojonction, réalisée sur la ligne pilote du CEA, et de sa couche de recombinaison pour son intégration en tandem
L’intégration d’une couche P permettant le dépôt de la couche PK sans traitement préliminaire et l’optimisation des couches de transport de type N
L’intégration d’une pérovskite grand gap
L’ajout d’une couche antireflet qui permet un gain de courant et participe à l’équilibrage des courants

Le résultat est au rendez-vous : un nouveau record a été atteint avec une cellule présentant un rendement de 24,9% sur une surface de 9cm² et un Voc >1800 mV, avec correction d’ombrage.

Ce résultat est à comparer avec ceux obtenus par d’autres groupes de recherche dans le monde, avec différentes approches, en tenant compte du rendement de conversion et de la surface du dispositif. A date de cette publication, le record est détenu par HZB avec 29,8% avec un dispositif de 1cm2 avec correction d’ombrage. (https://www.pv-magazine.com/2021/11/22/helmholtz-center-achieves-29-80-efficiency-for-perovskite-silicon-tandem-solar-cell/).

Des optimisations sont encore nécessaires pour améliorer les performances des cellules Tandem Si/PK sur 9 cm² avant de passer à des surfaces plus importantes.

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