Cellule solaire à deux niveaux pour la masse
Une cellule solaire en tandem permet un rendement énergétique élevé, supérieur à 30%. Un nouveau procédé de l'Empa permet pour la première fois de fabriquer ces cellules à un prix avantageux.
Ce qui est bon pour les rasoirs à deux lames l'est aussi pour les cellules solaires : deux étapes de travail sont plus approfondies. Si l'on superpose deux cellules solaires, dont l'une est à moitié transparente, il est possible de convertir une plus grande partie de l'énergie lumineuse en électricité. Jusqu'à présent, cette technique coûteuse était surtout utilisée dans le domaine spatial. Les cellules dites tandem étaient trop chères pour une production de masse. Une équipe de l'Empa dirigée par Stephan Bücheler et Ayodhya N. Tiwari du laboratoire des couches minces et du photovoltaïque a maintenant réussi à fabriquer une cellule solaire tandem bon marché qui peut être appliquée sur des films plastiques flexibles. Une étape importante vers la production de masse de cellules solaires à haut rendement a ainsi été franchie.
Le point fort de ce nouveau procédé : Les chercheurs produisent la couche supplémentaire de cellules solaires par un procédé à basse température, à seulement 50 degrés Celsius. Cela promet une étape de production économe en énergie et en coûts pour les futurs processus de fabrication. D'emblée, la cellule solaire tandem a atteint un rendement de 20,5 pour cent pour la conversion de la lumière en électricité. Elle se situe ainsi au même niveau que les meilleures cellules solaires flexibles produites jusqu'à présent dans le monde. Et pourtant, son potentiel est encore loin d'être épuisé, comme le soulignent les chercheurs de l'Empa.
Des ballons de foot moléculaires comme support
La clé de ce double succès a été le développement d'une cellule solaire semi-transparente en iodure de plomb méthyl-ammonium, qui se dépose sous forme de minuscules cristaux de pérovskite. Une substance portant l'abréviation PCBM (ester méthylique de l'acide phényl-C61-butyrique) sert de support à la pérovskite. Chaque molécule de PCBM contient 61 atomes de carbone qui sont liés entre eux sous la forme d'un ballon de football. C'est sur cette couche de ballon de football que la pérovskite est vaporisée, pour ainsi dire "tiède". Ce cristal magique absorbe les rayons UV et la partie bleue de la lumière visible et les transforme en électricité. Le cristal laisse toutefois passer la lumière rouge et les rayons infrarouges. Les chercheurs peuvent ainsi disposer sous la cellule semi-transparente en pérovskite une autre cellule solaire qui transforme le reste de la lumière en électricité.
Utiliser le spectre de la lumière solaire
Les chercheurs de l'Empa utilisent une cellule CIGS (cuivre-indium-gallium-disélénide) comme couche inférieure de la cellule solaire tandem - une technique sur laquelle l'équipe travaille depuis des années déjà. Une production en petite série de cellules solaires flexibles est déjà en cours sur la base des cellules CIGS.
