Une cellule solaire contactée des deux côtés établit un nouveau record mondial d’efficacité de 26%

Une cellule solaire contactée des deux côtés établit un nouveau record mondial d'efficacité de 26%

La cellule solaire TOPCoRE a atteint une efficacité de 26%, un nouveau record mondial pour les cellules solaires à contact bilatéral. Crédits: Fraunhofer-Gesellschaft

Une équipe de chercheurs dirigée par le Dr Armin Richter de l’Institut Fraunhofer pour les systèmes d’énergie solaire ISE a atteint une efficacité de conversion record de 26,0% pour les cellules solaires en silicium mises en contact des deux côtés. Dans le récemment publié Énergie de la nature article «Règles de conception pour une cellule solaire en silicium à contact des deux côtés à haut rendement avec des pertes de transport et de recombinaison de porteuses de charge équilibrées», Richter explique la structure de la cellule record et présente des aspects fondamentaux liés à la conception menant à des rendements encore plus élevés. La conception de la surface arrière de la cellule en tant que contact passivant de collecte de porteurs de charge sur toute la surface a été la clé du succès.

Avec une part de plus de 90%, les cellules solaires en silicium cristallin dominent le marché photovoltaïque mondial. Grâce aux progrès technologiques de ces dernières années, leur efficacité est déjà très proche de la limite d’efficacité théorique du silicium cristallin (29,4%). Auparavant, les rendements record d’environ 26% étaient limités aux cellules solaires avec les deux contacts métalliques à l’arrière, les soi-disant cellules solaires à contact arrière interdigité, ou IBC. Cependant, les cellules solaires à contact bilatéral ont été établies comme la norme de l’industrie et sont devenues le choix préféré dans la production industrielle en raison de leur moindre complexité.

Avec une nouvelle approche pour les cellules en contact des deux côtés, les chercheurs sur les cellules solaires de Fraunhofer ISE montrent qu’il est également possible d’obtenir les rendements les plus élevés pour ce type de cellule solaire.

La base de la cellule d’enregistrement est la technologie TOPCon (Tunnel Oxide Passivating Contact). Développée chez Fraunhofer ISE, cette technologie combine les avantages de très faibles pertes de recombinaison de surface avec un transport efficace des porteurs de charge. Alors que les cellules standard industrielles ont une jonction pn sur la face avant, la jonction pn dans la cellule d’enregistrement a été formée sur la face arrière comme un contact TOPCon pleine surface. Ainsi, le dopage au bore sur toute la surface de la face avant n’était plus nécessaire de sorte que seule une diffusion locale de bore directement sous les contacts de la face avant était mise en œuvre.

Cette cellule TOPCoRE (cellule solaire à émetteur arrière TOPCon) permet des tensions plus élevées et des facteurs de remplissage plus élevés que les cellules avec un émetteur collecteur sur la face avant.

Avec cette conception de cellule, la tranche peut être mieux utilisée pour le transport de porteurs de charge et la face avant est plus efficacement passivée, pour laquelle de l’oxyde d’aluminium est utilisé.

Une analyse détaillée de la perte de puissance montre que cette cellule compense et minimise généralement les pertes de transport d’électrons et de trous ainsi que les pertes de transport et de recombinaison.

<< Sur la base d'une analyse systématique basée sur une simulation, nous avons pu établir des règles de conception fondamentales pour les futures cellules solaires en silicium à haut rendement d'une efficacité supérieure à 26%. Les cellules solaires en contact avec les deux côtés ont le potentiel d'atteindre des rendements allant jusqu'à 27% et dépasse ainsi le précédent record du monde des cellules solaires en silicium », explique le professeur Stefan Glunz, directeur de la division de la recherche photovoltaïque chez Fraunhofer ISE.

Cette structure cellulaire, développée chez Fraunhofer ISE, présente un avantage majeur en ce que l’étape de production ultérieure – relier les cellules solaires pour former un module – peut être basée sur des technologies existantes, permettant ainsi l’utilisation de nombreuses techniques standards.


Cellules solaires: pertes rendues visibles à l’échelle nanométrique


Plus d’information:
Armin Richter et coll. Règles de conception pour des cellules solaires en silicium à contact bilatéral à haut rendement avec transport de porteurs de charge équilibré et pertes de recombinaison, Énergie de la nature (2021). DOI: 10.1038 / s41560-021-00805-w

Fourni par Fraunhofer-Gesellschaft

Citation: La cellule solaire contactée des deux côtés établit un nouveau record mondial d’efficacité de 26% (2021, 21 avril) récupéré le 21 avril 2021 sur https://techxplore.com/news/2021-04-both-sides-contaced-solar-cell -world-percent.html

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