Le silicium, clef de voûte d’une industrie photovoltaïque bon marché et extrêmement efficace
Le projet DISC, financé par l’UE, répond à la nécessité de réduire la consommation de combustibles fossiles en développant des technologies clés pour la prochaine génération de cellules et de modules solaires PV à haute performance. L’approche du projet DISC «se concentre sur le seul moyen d’exploiter pleinement le potentiel du silicium: utiliser des contacts dits passivants ou contacts et jonctions à sélection de porteuse, c’est-à-dire des contacts qui permettent aux porteuses de se croiser sans recombinaison», explique le Dr Byungsul Min. «De tels contacts permettent une architecture simple pour le dispositif, réduisent l’épaisseur de la plaquette de silicium et améliorent le rendement énergétique. Autrement dit, nous avons là tous les éléments clés pour atteindre des coûts d’électricité très bas avec un impact minimal sur l’environnement.» L’équipe évalue la faisabilité industrielle de cellules solaires en contact à double face avec jonction à sélection de porteuse (CSJ), métallisation optimisée et oxydes conducteurs transparents (TCO). Des cellules et des modules PV extrêmement efficaces Les partenaires du projet sont en train d’identifier et de développer les composants individuels les plus susceptibles de permettre des avancées significatives dans les CSJ, les TCO, les sujets de métallisation et les dispositifs finaux. Sur le plan technologique, DISC a pour ambition d’atteindre des rendements supérieurs à 25,5 % pour les cellules de grande surface et supérieurs à 22 % pour les modules. La première expérience commune a permis d’obtenir un rendement de cellule atteignant 21,2 %. Le Dr Min qualifie les résultats concernant ces objectifs ambitieux d’«encourageants». Une caractérisation détaillée et une étude de simulation ont révélé que les TCO limitaient le rendement des cellules. En effet, l’excellente qualité de passivation de surface des contacts de passivation à base de silicium polycristallin souffre considérablement pendant l’étape de dépôt du TCO. «En conséquence, l’étape du procédé doit être modifiée afin de réduire la dégradation de la qualité de passivation due aux dommages causés par la pulvérisation», explique le Dr Min. L’équipe DISC a évalué avec succès les TCO contenant des additifs hydrogénés comme solutions possibles. Vers des systèmes PV abordables et à haut rendement énergétique Pour améliorer la viabilité et l’attractivité des prototypes PV, les chercheurs évalueront leurs impacts et avantages environnementaux, sociaux et économiques tout au long de la chaîne de valeur. Ils prévoient de prolonger la durée de vie des installations en améliorant la fiabilité et la durabilité des modules PV. En améliorant l’efficacité, la fiabilité et la durabilité des modules, les producteurs de cellules solaires et de modules PV devraient renforcer leur position sur le marché. L’équipe du projet va également démontrer que le projet pilote est prêt pour une fabrication à un coût compétitif. En mettant au point des modules PV à haut rendement, l’équipe du projet DISC a pour ambition d’obtenir un coût actualisé de l’électricité (LCOE) très faible en Europe. Le LCOE détermine combien d’argent doit être gagné par unité d’électricité pour récupérer les coûts d’exploitation du système pendant sa durée de vie. «Avec la réduction de la consommation d’argent et d’indium dans le secteur PV et l’amélioration du rendement énergétique, le système DISC contribue à faire du PV l’une des sources d’électricité les moins chères du marché», conclut le Dr Min. «Nous avons la possibilité d’atténuer les effets du changement climatique, d’améliorer l’accès à l’énergie et de repositionner l’Europe à la pointe de la technologie PV.»
Mots‑clés
DISC, photovoltaïque (PV), oxyde conducteur transparent (TCO), silicium, module PV, cellules solaires, jonction à sélection de porteuse (CSJ)