Délégation ÎIe-de-France Gif-sur-Yvette
Centre national de la recherche scientifique

Accueil > Actualités

[Actualité scientifique] - Des cellules solaires ultraminces atteignent un rendement record de près de 20%

[Actualité scientifique] - Des cellules solaires ultraminces atteignent un rendement record de près de 20%

par Stéphanie Rigault - publié le

Des chercheurs du Centre de nanosciences et de nanotechnologies (C2N), en collaboration notamment avec des chercheurs du Fraunhofer ISE, ont réussi à piéger efficacement la lumière dans une cellule photovoltaïque basée sur une couche absorbante semiconductrice ultramince de seulement 205 nanomètres et un miroir nanostructuré. Grâce à cette nouvelle architecture, un rendement de près de 20% a pu être atteint.

Pour fabriquer une cellule photovoltaïque inorganique en couche mince d’efficacité supérieure ou égale à 20%, il fallait jusqu’à présent au moins 1 micromètre de matériau semiconducteur, et même plus de 40 micromètres dans le cas du silicium, et ce même en laboratoire. Une réduction significative de l’épaisseur de cette couche semiconductrice permettrait de réaliser des économies considérables en termes de matériaux et de temps de fabrication. Mais l’amincissement de la couche de semiconducteur implique automatiquement une réduction de l’absorption solaire et donc de l’efficacité de la cellule solaire. Les tentatives pour piéger la lumière dans des couches ultraminces sont restées infructueuses jusqu’à présent en raison de trop grandes pertes optiques et électriques.

Des chercheurs du Centre de nanosciences et de nanotechnologies - C2N (CNRS/Université Paris-Saclay), en collaboration notamment avec le Fraunhofer ISE (Allemagne) ont réussi à piéger efficacement la lumière dans une couche ultramince de 205 nanomètres d’arséniure de gallium (GaAs), un composé chimique de la famille des semiconducteurs III-V. L’idée directrice a été de concevoir un miroir nanostructuré sur la face arrière de la cellule solaire afin de créer de multiples résonances optiques qui se recouvrent spectralement. Ces résonances de type Fabry-Pérot ou de modes guidés permettent de contraindre la lumière à cheminer plus longtemps dans la cellule solaire, pour finalement être absorbée malgré la faible quantité de matériau. Grâce au grand nombre de résonances mises en jeu, l’absorption est ainsi améliorée sur une grande gamme spectrale et permet de capter la lumière solaire efficacement sur l’ensemble du spectre solaire, du visible à l’infrarouge.

© C2N

Voir en ligne : Lire l’article sur le site de l’INSIS