Rendement record de 21,4% pour les cellules solaires flexibles

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Les cellules solaires flexibles CIGS sont composées de très fines couches dont un matériau formé des éléments cuivre, indium, gallium et sélénium. Les couches sont déposées sur des substrats polymères flexibles, principalement par des dépositions sous vide. Image : Empa

Les scientifiques de l’Empa ont établi un nouveau record de rendement de 21,4% pour des cellules solaires CIGS flexibles sur film polymère. Les cellules solaires de ce type sont particulièrement adaptées aux applications sur les toits, les véhicules de transport ou les appareils mobiles.

Un groupe de scientifiques de l’Empa a poussé l’efficacité des cellules solaires flexibles à une nouvelle limite. Des mesures indépendantes ont révélé un rendement de 21,4 % lorsque ces types de cellules solaires convertissent la lumière en électricité. A titre de comparaison, le meilleur rendement d’une cellule solaire non flexible en silicium cristallin est de 26,7%.

Les détails de ces résultats de recherche seront présentés lors de la 38e European Photovoltaic Solar Energy and Conference and Exhibition (EU PVSEC), le 7 septembre 2021, par Romain Carron, chef de groupe au Laboratoire des couches minces et du photovoltaïque dirigé par Ayodhya N. Tiwari.

Des cellules solaires flexibles à haut rendement sont fabriquées sur un film polymère par une méthode de coévaporation à basse température pour la croissance d’une couche mince semiconductrice Cu(In,Ga)Se2 absorbant la lumière. Le scientifique de l’Empa Shiro Nishiwaki a optimisé la composition de la couche et des dopants alcalins pour obtenir une amélioration des performances. Les chercheurs ont ensuite étudié les effets d’une exposition combinée à la chaleur et à la lumière après la fabrication des cellules solaires et ont constaté une augmentation de la performance photovoltaïque, qui reste stable après plusieurs mois. Le rendement de 21,38 % de la cellule solaire a été mesuré de manière indépendante au Fraunhofer Institute for Solar Energy Systems ISE de Fribourg, en Allemagne.

Ayodhya Tiwari et son équipe mènent des recherches sur les cellules solaires flexibles à couches minces depuis plus de 22 ans. Grâce à leur connaissance approfondie de la technologie et des processus physiques fondamentaux, ils ont atteint plusieurs records d’efficacité au fil des ans. Ils ont commencé avec 12,8 % en 1999, puis sont passés à 14,1 % (2005), 17,6 % (2010), 18,7 % (2011), 20.4% (2013) et 20,8 % en 2019.

Les modules solaires flexibles et légers issus de cette technologie sont particulièrement adaptés aux applications sur les toits et les façades des bâtiments, les serres, les véhicules de transport, les dirigeables et les appareils électroniques portables. L’Empa collabore avec la société suisse Flisom pour la fabrication de modules solaires flexibles et légers par procédés roll-to-roll destinés à de telles applications.

Les travaux de recherche et de développement ont été soutenus par l’Office fédéral de l’énergie.


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