PEPPERONI, un projet de recherche et d’innovation sur quatre ans co-fondé dans le cadre du programme Horizon Europe et coordonné conjointement par Helmholtz-Zentrum Berlin et Qcells, soutiendra l’Europe pour atteindre son objectif de neutralité climatique en matière d’énergies renouvelables d’ici 2050. Le projet aidera à faire avancer la technologie photovoltaïque (PV) tandem pérovskite / silicium vers son introduction sur le marché et sa production de masse.
L’objectif de PEPPERONI est d’identifier et de surmonter les obstacles à l’introduction sur le marché d’une technologie solaire tandem et, enfin, de poser les fondations pour une nouvelle capacité de production en Europe. Une ligne pilote permettant ce développement sera installée au siège européen de Qcells à Thalheim, en Allemagne. Le projet a débuté le 1er novembre 2022, avec une vision à long terme : atteindre un leadership industriel européen en termes de production PV sur le marché mondial.
14,5Â millions d’euros sur quatre ans
PEPPERONI vise à mettre en place une ligne pilote pour développer des panneaux solaires dotés de la technologie tandem pérovskite / silicium (Si). L’enveloppe financière s’élèvera au total à environ 14,5 millions d’euros sur quatre ans, le consortium couvrant l’intégralité de la chaîne de valeur de l’innovation photovoltaïque. À ce jour, les technologies de cellules solaires les plus largement établies sont fabriquées à partir de silicium, et le photovoltaïque à base de silicium est aujourd’hui l’un des moyens de production d’électricité les plus avantageux dans de nombreuses régions du monde. Le succès de l’industrie solaire au cours des dernières années a poussé l’industrie aux limites pratiques actuelles d’efficacité de la technologie silicium. Pour dépasser les limites des cellules mono-matériau, des scientifiques ont proposé d’ajouter une cellule solaire complémentaire pour former des cellules solaires dites « tandem ».
PEPPERONI va « pimenter » les cellules en silicium industrielles
PEPPERONI a sélectionné une technologie qui promet le meilleur rapport entre performances et coûts de fabrication : le tandem silicium / pérovskite. La pérovskite, une nouvelle génération de matériau doté d’une structure cristalline spéciale, peut être ajustée précisément pour tirer profit des parties du spectre solaire que des matériaux photovoltaïques classiques à base de silicium ne peuvent pas utiliser très efficacement, ce qui en fait un excellent partenaire tandem hybride. PEPPERONI va « pimenter » les cellules en silicium industrielles avec une « top cell » (cellule du dessus) en pérovskite. Cette conception tandem bénéficie de l’expertise industrielle du photovoltaïque à base de silicium et étend la plage d’efficacité de conversion de puissance (PCE) qui peut être atteinte au-delà des limites pratiques du silicium. L’augmentation de l’efficacité de conversion de puissance des cellules solaires est importante pour deux raisons. Sur le long terme, il s’agit de la méthode la plus efficace pour réduire le coût actualisé de l’électricité (LCOE). Et, sur le court terme, il s’agit de la meilleure manière de promouvoir le photovoltaïque pour des applications où l’espace est limité, par ex. des toitures, des façades ou des véhicules.
Maîtrise des technologies solaires pour permettre une production européenne
Dans le cadre du projet PEPPERONI, une ligne pilote pour cellules tandem de type industriel sera installée au siège européen de Qcells à Thalheim, en Allemagne. Elle se caractérisera par un équipement, des processus et des matériaux innovants pour produire des cellules et des panneaux tandem à haut rendement. Le projet vise à augmenter la surface active des tandems pérovskite / silicium de 1 cm2 des dispositifs actuellement mesurés pour atteindre des dimensions pertinentes sur le plan industriel. L’approche de PEPPERONI promet un itinéraire rapide et compétitif en matière de coûts jusqu’à la production de masse de panneaux photovoltaïques haute-performance et durables. Fabian Fertig, directeur international R&D Wafer & Cells chez Qcells, a indiqué : « Qcells est fier de faire partie du consortium PEPPERONI avec ses partenaires technologiques de renommée internationale. Cette recherche promet d’innover dans l’avancement de la technologie de cellules et de panneaux solaires tandem pérovskite / silicium. À une période de pressions sans précédent sur le système énergétique actuel, il est passionnant de réaliser cette première étape de transformation vers une fabrication à l’échelle industrielle de la technologie photovoltaïque de nouvelle génération en Europe. »
Encadré
Rendre l’énergie solaire accessible
Le consortium solide et complémentaire de PEPPERONI a pour objectif de relever les défis faisant actuellement obstacle au déploiement des cellules solaires tandem. Les principaux objectifs du projet incluent :
- la minimisation des pertes en calamine grâce à des innovations au niveau des matériaux et des équipements utilisés ;
- le développement de procédés et d’équipements de dépôt de couches minces ;
- l’augmentation de la stabilité d’exploitation de la pérovskite grâce à des analyses approfondies des pertes de performances ;
- l’élimination de tous les points chauds écologiques ou sanitaires ;
- la mise en place d’une base d’innovation et d’une chaîne logistique photovoltaïque européennes solides et compétitives.
En plus de promettre des rendements de panneaux plus élevés, le dépôt d’une cellule supérieure en pérovskite sur des cellules inférieures en silicium en seulement quelques étapes de traitement supplémentaires permet une intensification de la production rentable, s’appuyant sur une expertise industrielle solide et les bas coûts du photovoltaïque à base de silicium, dans le but de garantir le déploiement rapide de cette nouvelle technologie tandem. Bernd Stannowski, responsable groupe Procédés, cellules et panneaux solaires compatibles avec l’industrie chez HZB, a ajouté : « Chez HZB, nous avons développé la technologie tandem à un niveau de record mondial en matière de rendement à l’échelle de laboratoire. Nous avons maintenant hâte de collaborer au sein du consortium PEPPERONI avec des partenaires des secteurs de la science et de l’industrie pour améliorer conjointement cette nouvelle technologie extrêmement prometteuse et la transférer vers l’industrie. »
