Les modules photovoltaïques (PV) basés sur des cellules solaires tandem en silicium pérovskite ont le potentiel d’atteindre des rendements nettement supérieurs à ceux des modules PV en silicium standard actuels. De nouvelles expérimentations en apportent la preuve !
Une équipe de recherche de l’Institut Fraunhofer pour les systèmes d’énergie solaire ISE a produit un module photovoltaïque utilisant des cellules solaires tandem en silicium pérovskite d’Oxford PV, une spin-out de l’Université d’Oxford. Avec un rendement de 25 pour cent et une puissance de 421 watts sur une superficie de 1,68 mètres carrés, il s’agit du module solaire tandem à pérovskite de silicium le plus efficace au monde au format industriel. Pour le processus de fabrication, les chercheurs ont utilisé des équipements du Module-TEC du Fraunhofer ISE déjà utilisés dans la production de masse et ont optimisé les processus pour la technologie tandem.
Une efficacité maximale théorique de plus de 43 pour cent
Oxford PV produit des cellules solaires au pérovskite-silicium au format M6 avec un rendement de 26,8 pour cent en petites séries dans son usine de Brandebourg, en Allemagne. La production commerciale des cellules solaires tandem débutera cette année. « Ce nouveau record mondial constitue une étape cruciale pour Oxford PV, prouvant que nos cellules solaires tandem peuvent offrir des performances record lorsqu’elles sont assemblées en panneaux solaires », déclare David Ward, PDG d’Oxford PV. Les cellules tandem en silicium pérovskite ont une efficacité maximale théorique de plus de 43 pour cent, contre moins de 30 pour cent pour les cellules solaires en silicium. En utilisant les cellules solaires tandem pérovskite-silicium PV d’Oxford, une équipe de recherche du Fraunhofer ISE a réussi à fabriquer un module photovoltaïque tandem verre-verre avec un rendement de 25 % (lié à la zone éclairée désignée). “Cela le rend plus efficace que n’importe quel module photovoltaïque en silicium jamais construit au format industriel”, déclare le professeur Stefan Glunz, responsable du photovoltaïque chez Fraunhofer ISE. “Le fait qu’une technologie compatible avec la production de masse ait été utilisée pour sa fabrication démontre l’énorme potentiel de la technologie tandem pour l’industrie photovoltaïque.”
Les process industriels facilement adaptables
Comme la couche de pérovskite des cellules tandem est sensible à la température, l’équipe de recherche a développé des procédés à basse température pour l’interconnexion et l’encapsulation des cellules solaires, qui sont également particulièrement doux sur le plan mécanique des cellules. “Ceux-ci conviennent à la production industrielle de masse et peuvent être mis en Å“uvre sur des systèmes commerciaux. Les adaptations nécessaires peuvent également être facilement mises en Å“uvre dans les lignes de production photovoltaïques actuelles”, explique le Dr Achim Kraft, chef de groupe pour la technologie d’interconnexion chez Fraunhofer ISE. Les cellules solaires ont été interconnectées par liaison conductrice. “Ce type d’interconnexion est utilisé à l’échelle industrielle au Module-TEC du Fraunhofer ISE. À l’avenir, nous testerons également une autre alternative : souder les cellules solaires à basse température”, explique le Dr Achim. Kraft.
La certification du module photovoltaïque tandem en cours
Pour les mesures d’étalonnage, CalLab PV Modules a utilisé un nouveau simulateur solaire multispectral pour déterminer l’efficacité du module. Afin de fournir des informations précises et reproductibles sur la puissance du module tandem, les couches de cellules en pérovskite et en silicium doivent être éclairées par différentes sources de lumière LED dans des conditions aussi proches que possible de celles dans lesquelles elles produisent de l’électricité sous la lumière naturelle du soleil. L’efficacité a été calculée en utilisant la surface désignée (da) de 1,68 mètres carrés. Comme les méthodes de mesure actuellement standardisées ne sont pas entièrement transférables à cette nouvelle technologie, la méthode utilisée a en outre été validée par des mesures sur le terrain. Les équipes de projet du Fraunhofer ISE et d’Oxford PV travaillent actuellement à la certification du module photovoltaïque. À cette fin, des tests intensifs sur la stabilité à long terme sont déjà en cours dans les chambres climatiques du module PV TestLab du Fraunhofer ISE.
