Efficacité maximale à moindre coût : la nouvelle ère des cellules HJT grâce à cette technologie de métallisation

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Introduction à l'innovation technologique

Les chercheurs de l'Institut allemand Fraunhofer pour les systèmes d' énergie solaire ont dévoilé une nouvelle méthode de métallisation qui non seulement améliore les rendements d'énergie des cellules solaires à hétérojonction (SHJ), mais minimise aussi l'utilisation d'argent. Un appareil utilisant cette technologie innovative a enregistré un rendement impressionnant de 23,2 %.

La nouveauté du procédé de métallisation

Contrairement aux méthodes de métallisation standards, cette technique innovante optimise la métallisation sur la face avant des cellules solaires SHJ en déposant une très fine couche d'argent pour une interconnexion multifils. La mise en oeuvre de cette procédure est assez simple, car elle ne nécessite qu'un système d'écrans aux lignes fines couplé à une grille disposée de manière optimale.

Combattre la pénurie de ressources

Les chercheurs ont identifié trois paramètres de fabrication essentiels : la méthode d'impression, l'écart entre les doigts et la largeur des doigts. La prise en compte de ces éléments est cruciale afin de faire face à la croissante pénurie des ressources critiques, à savoir l'argent, l'indium et le bismuth. Il est devenu impératif de limiter la quantité d'argent utilisée dans la fabrication des cellules solaires SHJ.

Focalisation sur la face avant et l'impact de l'écartement entre les doigts

Les chercheurs ont concentré leurs efforts sur l'application de la pâte d'argent sur la face avant, en comparant les écrans de sérigraphie sans nœud aux écrans standards. En utilisant un écran sans nœud à maillage fin, ils ont pu obtenir une largeur de doigt moyenne inférieure de 1,3 µm au procédé standard.

Par rapport à l'écartement entre les doigts, les chercheurs ont testé un écart de 1,3 mm (abritant 120 doigts) et un écart de 1 mm (hébergeant 156 doigts). Suite à ces tests, il est apparu que compenser l'augmentation de l'effet d'ombre par une réduction de l'espacement entre les doigts conduit à des rendements de conversion comparables pour les deux groupes.

Les largeurs des doigts et leurs impacts

En outre, les chercheurs ont testé trois largeurs de doigts différentes : 20 µm, 18 µm et 15 µm. Ils ont observé qu'avec une largeur de 15 µm, il est possible d'imprimer une grille uniforme, réduire la quantité d'argent de 5 mg et augmenter le rendement de 0,14 % par rapport à une largeur de 20 µg.

Comparaison avec des cellules non-optimisées

En utilisant leur méthode innovante, les chercheurs ont créé des cellules solaires optimisées et les ont comparées à des cellules non-optimisées. Les cellules optimisées ont obtenu un rendement de conversion moyen de 23,2 %, soit 0,17 % de plus que les cellules de contrôle non-optimisées. Plus important encore, la couche de pâte d'argent a été réduite d'environ 2 mg pour ce groupe de cellules.

Cette innovation technologique est un pas de géant dans l'amélioration des performances des cellules solaires SHJ. Cependant, il reste encore un long chemin à parcourir en termes d'amélioration continue et d'utilisation optimale des ressources. Comment pouvons-nous utiliser ces progrès technologiques pour minimiser davantage l'utilisation de ressources rares tout en augmentant la production d'énergie solaire à l'avenir ?