Des cellules solaires à couches minces prêtes pour une forte croissance
L'équipe du projet HIPOCIGS («New concepts for high efficiency and low cost in-line manufactured flexible CIGS solar cells») a développé et testé une série de nouveaux matériaux et de processus de fabrication basée sur la technologie de couches minces composées de cuivre indium gallium sélénium (CIGS) pour produire des cellules solaires souples. Le coût des matières premières a un impact important sur les coûts de production des cellules solaires. Le manque en silicium au début du projet a conduit à l'augmentation des coûts des matériaux pour les cellules solaires à base de silicium. Cette pénurie a motivé les investissements dans les technologies alternatives de couches minces. Les chercheurs du projet HIPOCIGS ont testé divers matériaux et substrats souples à bas coût pour trouver un équilibre entre la qualité ciblée des matériaux et les coûts pour trouver la combinaison la plus avantageuse. La technologie à couches minces consiste à déposer des matériaux sous forme de vapeur depuis une source cible sur un substrat souple. Les couches minces déposées sont minuscules (d'une épaisseur de quelques microns) et une petite quantité de matière suffit par conséquent pour obtenir les épaisseurs voulues. La technologie CIGS peut ainsi réduire de manière considérable les coûts de fabrication, avec de forts rendements en termes de production. Les études ont porté sur différents types de substrats souples, dont des substrats de polyimide qui étaient déjà prêts à être produits à une échelle industrielle en l'état existant des connaissances. À la différence des substrats en verre, ces substrats souples nécessitent un approvisionnement externe en sodium (Na) pour atteindre des rendements élevés. Outre les différentes méthodes d'approvisionnement en Na, les chercheurs du projet HIPOCIGS ont étudié tous les aspects des dépôts CIGS, dont l'impact des différences d'épaisseur des absorbeurs de CIGS sur les performances des cellules solaires. Après trois ans de recherche, d'excellents rendements cellulaires ont été atteints sur différents substrats à l'aide de la technologie de dépôt CIGS à basse température par co-évaporation. Plus important, des rendements supérieurs ont été obtenus en utilisant de l'acier émaillé, dans lequel la composition de l'émail a été ajustée pour servir également de source de Na. À la fin du projet HIPOCIGS, la production de cellules solaires CIGS à couches minces avait fait la transition depuis le laboratoire vers l'atelier de production. Ces résultats et les connaissances acquises pendant le projet devraient permettre à la recherche photovoltaïque européenne de se retrouver à la pointe dans le domaine des technologies CIGS. Avec les cellules solaires à couches minces CIGS, l'équipe HIPOCIGS a effectué une contribution importante au développement de l'énergie propre de prochaine génération.
Mots‑clés
Couche mince, photovoltaïque, énergie solaire, CIGS, cellules solaires, silicium, substrat souple, polyimide, production industrielle, verre, acier, émail, énergie propre
