Une conversion de l'énergie solaire efficace et rentable
Les modules photovoltaïques qui convertissent l'énergie du soleil en électricité sont des alternatives durables prometteuses à l'utilisation des carburants fossiles. Réduire leur coût tout en permettant la conversion appropriée de l'énergie encouragera une adoption encore plus large de la technologie de cellules solaires. L'approche que l'on a baptisée décollement de film mince en silicium cristallin (c-Si) promet de répondre aux critères de prix et d'efficacité. La question de la manipulation a mené à une réduction du rendement et par là même à une augmentation relative de la puissance de crête (Watt-crête - Wc) fournie. Le projet R2M-SI («Roll to module processed crystalline silicon thin-films for higher than 20 % efficient modules») financé par l'UE promet de produire des films fins dans un processus pratiquement sans manipulation, éliminant ainsi toute limitation de courant. Dans le processus R2M-SI, une feuille de métal très fine de c-Si est décollée de la surface circonférentielle d'un lingot monocristallin en Si dans une solution de gravure à l'eau forte (etch bath) électrochimique. La feuille de métal est attachée à un substrat avec une stabilité haute température par le biais d'une colle adaptée. Après la séparation et l'attachement, la feuille de Si n'a plus besoin de manipulation. Elle est soumise à un épaississement épitaxial in situ et à l'application d'une couche solaire active (émettrice) à l'aide de la technique de dépôt chimique par phase vapeur (CVD - chemical vapour deposition). Les chercheurs ont fabriqué des substrats frittés de Si à partir de poudre de Si peu coûteuse et les ont distribués à leurs partenaires. Des couches de Si poreuses autonomes et semi-attachées ont été produites pour des expériences d'attachement et d'expériences sur l'épitaxie. Plusieurs colles haute température ont également été identifiées et testées. Enfin, les scientifiques ont développé un outil de gravure continue à l'eau forte générant des résultats préliminaires très réussies en terme de gravure à l'eau forte. L'étape suivant consistait à développer des processus pour le dépôt épitaxial des couches actives de cellules solaires. Tous les produits livrables et les étapes importantes du projet ont été atteints et ont mené au développement d'un outil de CVD continu à haut débit (ConCVD). Les scientifiques ont étudié la transformation des cellules et des modules solaires associant les travaux expérimentaux à la modélisation et la simulation. Les premières étapes du processus ont été testées et optimisées et un prototype de mini-module a été réalisé. R2M-SI espère livrer un processus et un concept de fabrication qui permettra de produire des modules PV à couche mince en c-Si à haute efficacité utilisant l'approche du décollement. En renforçant la rentabilité du PV par un processus qui consomme considérablement moins de Si, on pourra surmonter l'un des obstacles actuels à l'adoption à grande échelle sur le marché de la technologie PV.
