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Un nouveau record du monde vient d’être établi pour la conversion directe de la lumière du soleil en électricité. Une cellule solaire à multi-jonctions convertissant 46% du rayonnement solaire en électricité a été développée par Soitec et le CEA-Leti en France, et l’Institut Fraunhofer pour les Systèmes Energétiques Solaires (ISE) en Allemagne. Les cellules à multi-jonctions sont utilisées au cœur des systèmes photovoltaïques à concentration (CPV) pour produire une électricité à un coût compétitif, dans de grandes centrales solaires installées dans les régions qui bénéficient d’un ensoleillement direct élevé. L’atteinte d’un nouveau record un an après celui précédemment annoncé par ces partenaires français et allemands en septembre 2013 confirme la forte compétitivité de la recherche et de l’industrie photovoltaïques européennes.

Les cellules solaires à multi-jonctions sont basées sur des matériaux semi-conducteurs composés III-V. La cellule détenant le record mondial est une cellule à quatre jonctions, dont chaque sous-cellule convertit précisément un quart des photons compris dans une plage de longueur d’onde entre 300 et 1750 nm en courant électrique. Dans le cas du photovoltaïque à concentration, une lentille de Fresnel concentre la lumière du soleil sur cette cellule de très petite taille. L’efficacité record de 46,0% a été mesurée à un facteur de concentration de 508 soleils. Elle a été validée par l’institut japonais AIST (National Institute of Advanced Industrial Science and Technology), l’un des principaux centres indépendants de vérification des performances des cellules solaires, dans des conditions de test standard.

L’un des principaux défis à résoudre était d’atteindre une répartition exacte des photons dans les quatre sous-cellules. Cela a été rendu possible grâce à un réglage précis de la composition et de l’épaisseur de chaque couche à l’intérieur de la structure cellulaire. « Il s’agit d’une étape majeure de notre collaboration franco-allemande. Nous sommes extrêmement satisfaits de voir que notre résultat d’une efficacité de 46% est à présent confirmé de manière indépendante par AIST au Japon » explique le Dr. Frank Dimroth, chef de projet pour le développement de la cellule à l’Institut Fraunhofer pour les Systèmes Energétiques Solaires (ISE). « Le CPV est aujourd’hui la technologie solaire la plus efficace et la mieux adaptée pour tous les pays à fort taux d’ensoleillement direct ».

Jocelyne Wasselin, Vice-présidente chargée du développement produit des cellules solaires chez Soitec, une société dont le siège est situé en France et un leader mondial des matériaux semi-conducteurs d’extrêmes performances, indique : « Nous sommes très fiers de ce nouveau record. Cela confirme que nous avons fait le bon choix technologique en décidant de développer cette cellule solaire à quatre jonctions, et cela démontre clairement notre capacité à atteindre, dans un avenir proche, la barre de 50 % d’efficacité ».

Elle conclut :

« Pour produire cette nouvelle génération de cellules, nous avons déjà installé une ligne en France, qui met en œuvre nos technologies de liaison et de transfert de couches et emploie déjà plus de 25 ingénieurs et techniciens. Je suis convaincue que la coopération avec nos partenaires français et allemands permettra d’améliorer encore l’efficacité et la compétitivité de la technologie CPV. Nous remercions l’Ademe pour le soutien aux efforts de recherche dans le cadre des Investissements d’Avenir ».