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L'Institut Fraunhofer pour les systèmes énergétiques solaires (ISE) de Fribourg-en-Brisgau (Bade-Wurtemberg), en collaboration avec l'entreprise française Soitec, le laboratoire de recherche français CEA- Leti et le Centre Helmholtz de Berlin (HZB), a atteint un nouveau record du monde en termes de conversion de la lumière du soleil en électricité. La cellule solaire concernée est construite selon une nouvelle structure composée de quatre cellules solaires partielles. Après un peu plus de trois années de recherche, un nouveau rendement record de 44,7% a été mesuré, pour une concentration de la lumière du soleil de 297 fois plus forte. Ce record représente une étape importante vers une plus grande réduction des coûts de l'énergie solaire et vers des rendements de cellules solaires tendant vers 50%. En mai 2013, l'équipe scientifique franco-allemande avait fait part de la création d'une cellule solaire d'un rendement de 43,6%. Des recherches plus intensives et des étapes d'optimisation ont permis d'atteindre ce nouveau record du monde de 44,7%.Les cellules solaires de ce type sont utilisées pour la technologique photovoltaïque à concentration (CPV), une technologie qui permet, dans les régions ensoleillées, d'atteindre un rendement deux fois plus élevé que celui des centrales solaires conventionnelles. Issues de la technologie spatiale, ces cellules solaires, dites III-V multi-jonctions, ont été mises en place afin d'atteindre un rendement maximum dans la conversion du rayonnement solaire en électricité. Les cellules multi-jonctions consistent en l'empilement de différents matériaux semi-conducteurs III-V. Les cellules solaires partielles absorbent différentes régions spectrales de la lumière du soleil.
"Nous sommes très heureux et fiers de notre équipe qui travaille sur cette cellule à quatre jonctions depuis trois ans", déclare Frank Dimroth, chef de projet et du département concerné à l'Institut Fraunhofer ISE. "Cette cellule à quatre jonctions inclut notre savoir accumulé depuis de nombreuses années. Outre des matériaux améliorés et une structure optimisée, un nouveau procédé joue un rôle déterminant dans ce record: le collage de plaques (Wafer-bonding en anglais). Selon cette méthode, nous combinons deux cristaux semi-conducteurs qui, en raison de différents réseaux cristallins, n'absorbent pas la même région spectrale solaire. Ainsi, nous pouvons mettre au point une combinaison optimale de cellules solaires semi-conductrices hautement efficaces".
"Ce nouveau record valide notre approche de la technique de collage que nous avons développée au sein de notre collaboration avec Soitec et l'Institut Fraunhofer ISE. Nous sommes très fiers de ce nouveau résultat qui confirme la voie que nous avons choisie pour le développement de technologies des procédés avancés pour les cellules solaires à base de composés semi-conducteurs III-V", explique le directeur du Leti, Laurent Malier.
Les concentrateurs sont produits par l'entreprise Soitec. Cette technologie est utilisée dans les centrales solaires des zones du monde disposant d'un rayonnement solaire direct élevé. Soitec a construit des centrales photovoltaïques à concentration dans 18 pays, dont l'Italie, la France, l'Afrique du Sud et les Etats-Unis.
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