Des scientifiques conçoivent des photopiles 3D au silicium offrant un meilleur potentiel d'efficacité
Les photopiles à couche fine sans silicium ajouté «en gros» sont la nouvelle création des chercheurs et acteurs industriels tchèques et suisses, qui ont collaboré pour offrir un produit permettant une efficacité accrue. L'étude a été en partie financée par le projet N2P («Flexible production technologies and equipment based on atmospheric pressure plasma processing for 3D [three-dimensional] nano structured surfaces»), qui a reçu 7,4 d'euros millions au titre du thème «Nanosciences, nanotechnologies, matériaux et nouvelles technologies de production» (NMP) du septième programme-cadre (7e PC) de l'UE. Le concept est présenté dans la revue Applied Physics Letters. Des chercheurs de l'Académie des sciences de la République tchèque et des experts du groupe Oerlikon Solar Lab, basé en Suisse, visaient au développement d'une option à long terme pour une production à haut rendement mais à faible coût industriel de panneaux solaires à partir de matières premières. D'après l'équipe, on peut les trouver dans des photopiles en silicium amorphes et des cellules de silicium microcristallines en tandem microcristallines Il en résulte une énergie beaucoup plus efficace. Toutefois, Milan Vanecek, qui a conduit le groupe photovoltaïque à l'institut de physique à Prague, a mis l'accent sur une faiblesse de ces cellules: l'efficacité stable du panneau n'est pas vraiment aussi élevée que l'efficacité générée par le silicium cristallin en tranche, le hit du moment. «Afin de rendre les cellules de silicium amorphe et microcristallines plus stables, elles doivent être très fines en raison de l'espacement étroit entre les contacts électriques, et l'absorption optique en résultant qui est insuffisante», explique le Dr Vanecek. «Il s'agit en fait de dispositifs planaires. Le silicium amorphe a une épaisseur de 200 à 300 nanomètres, alors que le silicium microcristallin est supérieur à 1 micromètre.» Cette conception sophistiquée, toutefois, est centrée sur les cellules optiquement épaisses «fortement absorbantes», et la distance entre les électrodes est régulière. «Notre nouvelle conception 3D de cellules solaires repose sur la technologie absorbante de déposition mature et robuste de la déposition de vapeur chimique stimulée par le plasma, une technologie déjà utilisée pour l'électronique fondée sur le silicium amorphe produite pour les dispositifs de cristaux liquides», affirme le chercheur tchèque. «Nous avons simplement ajouté un nouveau substrat nanostructuré pour la déposition de la cellule solaire.» Les chercheurs expliquent que le substrat nanostructuré comprend des nanocolonnes d'oxyde de zinc (ZnO) ou un réseau en nid d'abeille de microtrous ou nanotrous gravés dans la couche transparente conductrice d'oxyde. L'équipe appelle cette conception le «fromage suisse». «Cette dernière approche a fait ses preuves dans la déposition de cellules solaires», fait remarquer le Dr Vanecek. «Le potentiel de ces efficacités est estimé dans le cadre des cellules solaires multicristallines en tranches actuelles, qui dominent la production industrielle de cellules solaires. Et le prix considérablement bas des panneaux micromorphes, avec la même efficacité de panneau que les panneaux en silicium multicristallin (12% à 16%), pourraient stimuler sa production à l'échelle industrielle.» L'équipe a affirmé qu'ils poursuivront leurs travaux afin d'optimiser et accroître encore plus l'efficacité.Pour de plus amples informations, consulter: Académie des sciences de la République tchèque: http://www.cas.cz/index.html Oerlikon Solar Lab: http://www.oerlikon.com/solar/
Pays
Suisse, Tchéquie