Des procédés peu coûteux de dépôt de films minces
Les éléments photovoltaïques (PV) cuivre indium gallium sélénium (CIGS) sont une des trois principales technologies de films minces PV utilisées dans les cellules solaires. Bien qu'ils soient déjà produits en masse, leur fabrication repose actuellement sur des procédés de dépôt sous vide qui sont coûteux et difficiles à contrôler. Des scientifiques ont lancé le projet SCALENANO pour développer une alternative qui ne nécessite pas le vide, avec des procédés écologiques basés sur l'électrodéposition de nanoparticules du matériau précurseur. Ce procédé permet d'obtenir une meilleure homogénéité latérale du précurseur. Les membres du projet cherchent à améliorer les architectures des cellules solaires en cultivant des réseaux de nanotubes d'oxyde de zinc sur une couche d'oxydes conducteurs et transparents (TCO) par électrodéposition. Des techniques de contrôle et de surveillance de qualité en ligne sont développées in situ pour faire évoluer les procédés ne nécessitant pas le vide pour des substrats à surface large. Outre l'électrodéposition, les chercheurs travaillent sur la validation et le développement de procédés alternatifs pour produire la prochaine génération de cellules et de modules à base de chalcogénides. Le dépôt en phase vapeur par pulvérisation électrostatique (ESAVD) et le dépôt chimique en phase vapeur faisaient partie des méthodes les plus prometteuses. Des matériaux absorbants à base de kësterite ont été évalués pour voir s'ils étaient adaptés comme matériaux de remplacement de l'indium, qui est rare, dans les cellules solaires à films minces futures. Les chercheurs ont déjà identifié des systèmes précurseurs pour une meilleure optimisation et ils les ont produit de manière fiable à l'aide de technologies faciles à mettre à l'échelle. Ils ont réussi à atteindre un rendement allant jusqu'à 12% dans une couche de CIGS électrodéposée sur une surface de 30 x 60 cm2. Un dispositif kësterite à base de précurseurs de métaux électrodéposés a été développé et des couches de chalcogénides ont également été déposées par ESAVD sur un substrat de verre. En outre, les premiers TCO ont été synthétisés par électrodéposition, ESAVD ou dépôt en bain chimique. Le projet SCALENANO prévoit de délivrer des technologies de dépôt à bas coût pour le dépôt de couches minces PV fonctionnelles. Les produits finaux devraient présenter un taux de conversion de l'énergie intéressant à des coûts considérablement réduits par rapport aux méthodes traditionnelles de dépôts sous vide.
Mots‑clés
Photovoltaïque, chalcogénide, modules solaires, cuivre indium gallium sélénium, couche mince, non vide, électrodéposition, précurseur, dépôt en phase vapeur, kësterite
