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De nouveaux progrès pour les cellules solaires à jonctions multiples

Des scientifiques financés par l'UE ont mis au point une nouvelle technologie au nitrure d'indium-gallium (InGaN) qui devrait améliorer le rendement des cellules solaires.
De nouveaux progrès pour les cellules solaires à jonctions multiples
L'InGaN bénéficie d'une absorption élevée et d'une large gamme de bandes interdites, ce qui lui donne un grand potentiel pour réaliser des dispositifs photovoltaïques à jonction multiples. Cependant, différents facteurs techniques font que son rendement reste insuffisant pour être compétitif.

Les scientifiques du projet SOLARIN (Solar cells based on InGaN nanostructures on silicon) ont appliqué de nouvelles approches de conception, aboutissant à des cellules solaires à l'InGaN et jonctions multiples qui couvrent tout le spectre de la lumière solaire et disposent d'un rendement élevé. Ils ont intégré à leurs travaux des considérations importantes comme la stabilité sous un fort ensoleillement, et la compatibilité avec les techniques de fabrication sur silicium.

Les travaux ont commencé par la recherche de base sur des couches isolées d'InGaN sur silicium, puis sont passés à la fabrication et à la caractérisation de dispositifs intégrant l'InGaN dans la région à dopage P.

Les scientifiques oint utilisé l'épitaxie de faisceau moléculaire assistée par plasma pour contrôler le dépôt de la couche d'InGaN, obtenant un résultat de haute qualité avec une teneur élevée en indium (30 %). La couche d'InGaN a été déposée sur un tampon de GaN, sur un substrat transparent, du saphir. Cette méthode peut aussi être utilisée avec des substrats au silicium.

L'épaisseur et la composition d'une couche synthétique à teneur élevée en indium dépendent des conditions du dépôt mais aussi des contraintes imposées par les couches sous-jacentes. Les scientifiques ont mis en évidence cette interaction entre la relaxation des contraintes et la teneur en indium, dans des couches épaisses d'InGaN. Ils ont aussi conçu un double contact de type P, basé sur du nickel et de l'or, et surmontant les problèmes associés à la transparence et à la collecte de porteurs.

Les nouvelles cellules solaires sont encore loin d'établir des records, mais les travaux sont prometteurs car ils n'ont fait appel à aucun traitement ni au revêtement des surfaces.

Le projet SOLARIN a cherché à s'assurer que l'Europe reste au premier plan du photovoltaïque à haut rendement. Les cellules solaires large bande à l'InGaN seront très utiles pour un nombre croissant d'applications comme le photovoltaïque intégré aux constructions, les clôtures électriques et les pompes à eau solaires, la génération d'électricité en zones rurales, les systèmes de traitement de l'eau, et les véhicules terrestres ou spatiaux fonctionnant à l'énergie solaire.

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Mots-clés

Jonctions multiples, cellules solaires, InGaN, photovoltaïque, silicium, à l'énergie solaire