Record mondial : une cellule solaire atteint 44,7% d’efficacité
L’Institut Fraunhofer pour les Systèmes Energétiques Solaires (ISE), Soitec, le CEA-Leti et le Centre Helmholtz de Berlin ont conjointement annoncé avoir atteint un nouveau record du monde dans la conversion du rayonnement solaire en électricité, avec une nouvelle structure de cellule solaire à quatre jonctions.
Dépassant la compétition après seulement trois ans de recherche, et s’inscrivant directement dans le peloton de tête de la course à l’efficacité, une nouvelle efficacité record de 44,7 % a été mesurée avec un facteur de concentration de 297. Cela signifie que 44,7 % de l’énergie du spectre solaire, allant de l’ultraviolet jusqu’à l’infrarouge, est convertie en énergie électrique. Il s’agit d’une étape importante dans la poursuite de la réduction des coûts de l’électricité solaire et d’un nouveau pas vers l’obtention d’un taux de 50% d’efficacité.
En mai 2013, l’équipe germano-française du Fraunhofer ISE, de Soitec, du CEA-Leti et du Centre Helmholtz de Berlin avait déjà annoncé une cellule solaire avec un rendement de 43,6 %. Capitalisant sur ce résultat, de nouveaux travaux intensifs de recherche et des étapes d’optimisation ont permis d’atteindre l’efficacité actuelle de 44,7%.
De telles cellules solaires sont utilisées dans les systèmes basés sur la technologie photovoltaïque à concentration (CPV), qui permet d’obtenir dans les régions à fort ensoleillement un rendement deux fois plus élevé que celui des centrales photovoltaïques classiques. Ces cellules solaires, dites cellules III-V à multi-jonctions, sont nées d’une technologie pour des applications spatiales dont l’utilisation terrestre s’est imposée pour obtenir les meilleurs rendements de conversion de l’énergie solaire en électricité. Ces cellules solaires multi-jonctions sont composées de plusieurs jonctions empilées les unes sur les autres à base de différents matériaux semi-conducteurs III-V. Les différentes sous-cellules absorbent différentes gammes d’énergie du spectre solaire.
«Nous sommes incroyablement fiers de notre équipe qui travaille depuis maintenant trois ans sur cette cellule solaire à quatre jonctions », commente Frank Dimroth, chef de département et chef de projet en charge de ce travail de développement au Fraunhofer ISE . “Cette cellule solaire à quatre jonctions est le fruit de notre expertise acquise dans ce domaine depuis de nombreuses années. Outre l’amélioration des matériaux et l’optimisation de la structure, une nouvelle procédure de collage de plaques joue un rôle capital. Grâce à cette technologie, nous sommes en mesure d’empiler deux matériaux semi-conducteurs, qui ne pourraient autrement pas croître l’un sur l’autre avec une qualité cristalline élevée. De cette façon, nous pouvons produire la combinaison optimale de semi-conducteurs pour créer des cellules solaires de haute efficacité. »
«Ce record du monde, en augmentant notre niveau d’efficacité de plus de 1 point en moins de 4 mois démontre le fantastique potentiel de la cellule solaire à quatre jonctions que nous avons conçue en nous appuyant sur les techniques de collage et d’expertise de Soitec», explique André- Jacques Auberton -Hervé , Président de Soitec . «Cela confirme l’accélération de la feuille de route vers des rendements plus élevés, qui représente un facteur clé de la compétitivité de nos systèmes CPV. Nous sommes très fiers de ce résultat, qui témoigne d’une collaboration très réussie. »
«Cette nouvelle valeur record renforce la crédibilité des approches de collage de semi-conducteurs directs qui sont développées dans le cadre de notre collaboration avec Soitec et le Fraunhofer. Nous sommes également très fiers de ce nouveau résultat, qui confirme le fort potentiel des semi-conducteurs III-V dans les technologies solaires », a déclaré le Directeur du Leti, Laurent Malier.
Les modules solaires CPV sont produits par Soitec (leur production ayant débutée en 2005 avec Concentrix Solar, une entreprise essaimée du Fraunhofer ISE, et rachetée par la suite par Soitec). Cette technologie particulièrement efficace est employée dans les centrales solaires situées dans des régions à fort ensoleillement, bénéficiant d’un pourcentage élevé de rayonnement direct. Actuellement, Soitec possède des installations CPV dans 18 pays différents, dont l’Italie, la France, l’Afrique du Sud et également la Californie.
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