Une étape majeure a été franchie grâce à la collaboration entre IPVF et TU Delft dans le développement de cellules solaires tandem pérovskite/silicium évolutives de 2T, avec une efficacité de conversion de 31 % sur des dispositifs 2T de 4 cm2.

Le dispositif combine des cellules inférieures en hétérojonction en silicium nanotexturé développées à la TU Delft avec des cellules supérieures en pérovskite fabriquées à IPVF utilisant un revêtement à puces à fente d’air ambiant. L’amélioration des performances est venue de l’intégration de cellules de fond en silicium nanotexturé, ainsi que de l’ajustement fin des conditions d’encre et de la puce de fente, et de l’ajout d’un revêtement antireflet.

Gilles Goaer, directeur technique (CTO) chez IPVF, souligne : « Atteindre une efficacité de 31 % sur une cellule tandem pérovskite/silicium de 4 cm² à deux terminaux (2T), avec tous les procédés de fabrication compatibles avec une montée en échelle industrielle, représente une avancée significative vers la prochaine génération de technologies photovoltaïques ».

« Notre travail sur la cellule inférieure à hétérojonction en silicium s’est concentré sur le développement de nano-textures avancées associées à des traitements plasmatiques adaptés pour améliorer la qualité de la jonction de recombinaison, ce qui est essentiel pour obtenir des dispositifs tandem à haute efficacité », a déclaré le Dr Liqi Cao, chercheur à la TU Delft.

« Atteindre une efficacité de 31 % est un résultat enthousiasmant, mais le point le plus important est qu’il a été réalisé grâce à un revêtement à puces à fente à air ambiant », a déclaré Chandralina Patra, chercheuse postdoctorale à l’IPVF et à l’École Polytechnique. « L’an dernier, nous avons rapporté une efficacité de 24 % sur des dispositifs tandem monolithiques de 10 cm2 utilisant des cellules inférieures à hétérojonction planaire en silicium développées au LPICM (CNRS – École Polytechnique). C’était une étape importante vers une technologie tandem évolutive, mais la cellule à fond planaire souffrait de pertes de réflexion, ce qui limitait la densité actuelle. En combinant des cellules inférieures en silicium nanotexturé de TU Delft avec nos cellules supérieures en perovskite à emplacement d’air ambiant, recouvertes de puces à fentes, nous avons pu pousser l’efficacité au-delà de 30 %. Plusieurs groupes ont déjà démontré une efficacité de cellules solaires en tandem supérieure à 30 %, mais beaucoup de ces résultats reposent sur des méthodes de dépôt à l’échelle du laboratoire. Dans notre cas, la couche de pérovskite a été déposée par un revêtement à puces fentes dans l’air ambiant, ce qui est beaucoup plus proche de la fabrication industrielle. Démontrer ce niveau de performance grâce à un processus de dépôt évolutif est une étape importante vers la commercialisation. »

Les travaux se poursuivent alors que l’IPVF et ses partenaires font progresser la compréhension scientifique des cellules solaires tandem pérovskite/silicium et des mécanismes qui permettent de tels niveaux de performance élevés. S’appuyant sur cette réussite, l’IPVF mène désormais les efforts pour transférer ces innovations vers des dispositifs de plus grande surface et des modules photovoltaïques industriels pertinents. Ces avancées représentent une étape importante vers la commercialisation des technologies tandem à haute efficacité et renforcent la position de l’IPVF à la pointe de la recherche photovoltaïque de nouvelle génération et de l’expansion de l’échelle.