De nouveaux modèles d'interactions atomiques pour les cellules solaires
Une grande partie de la perte d'énergie dans les cellules solaires survient aux deux interfaces du silicium: la couche de passivation, qui empêche la perte électronique du silicium, et la couche de contact métallique, qui transfère la charge à l'extérieur de la cellule solaire. Les modèles actuels ne décrivent pas de manière précise les interactions à l'échelle atomique, et cette compréhension limitée empêche les améliorations en termes d'efficacité. Le projet 'Modelling of interfaces for high performance solar cell materials' (HIPERSOL), financé par l'UE, a été lancé pour développer et mettre en œuvre un système de modélisation qui aborde ce problème. Ce système permettrait la modélisation à des échelles allant du niveau atomique à la taille réelle d'une cellule solaire, et pourrait donc permettre de grands progrès technologiques. Les membres du projet a intégré des modèles de mécanique quantique des interfaces métal-silicium et a généré une nouvelle façon de concevoir des modèles à faible nombre d'atomes allant au-delà de 100 000 atomes. C'est la première fois qu'un modèle autonome est utilisé pour prévoir totalement la durée de vie du silicium et d'autres semi-conducteurs dans une cellule solaire. Un autre résultat important concernait la mesure des procédés de recombinaison aux interfaces, une cause importante de réduction de la durée de vie des cellules solaires. Ces mesures ont été mises en place théoriquement à l'aide de calculs, et de manière expérimentales à l'aide de la fluorescence; les résultats ont été très similaires et ont abouti à la validation du modèle. L'environnement de modélisation à plusieurs échelles a été utilisé pour l'analyse de différentes combinaisons de techniques et de matériaux. Les étapes de limitation cinétique dans le transport des électrons ont été identifiées, ce qui a entraîné des améliorations en termes d'efficacité des prochaines cellules solaires. Le système de modélisation du projet HIPERSOL a permis aux chercheurs de comprendre les évènements de recombinaison et a amélioré la prévision des interactions à l'échelle atomique. Il offre également plusieurs moyens possibles d'améliorer les systèmes de cellules solaires et pourrait de manière générale servir à la modélisation d'interfaces complexes dans d'autres domaines.
