Nouveau record mondial: une cellule photovoltaïque d'un rendement de conversion de 35,8%

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La société japonaise Sharp a annoncé le 22 octobre 2009 qu'elle a développé une nouvelle cellule photovoltaïque d'un rendement de conversion de 35,8%, ce qui constitue un nouveau record mondial pour une cellule au niveau laboratoire, sans utilisation d'un concentrateur solaire. Le chiffre a été certifié par l'AIST en septembre de cette année. Les recherches ont été réalisées dans le cadre du projet "Recherche et Développement de Technologies Photovoltaïques Révolutionnaires" de la NEDO.

Il s'agit d'une cellule triple jonction, c'est-à-dire qu'elle comporte trois couches qui absorbent chacune des longueurs d'onde de lumière différentes. Cela permet d'augmenter le spectre de la lumière absorbée par la cellule et ainsi d'obtenir un rendement plus élevé qu'avec une cellule à une seule couche. Les cellules triples jonction sur lesquelles travaillait la société jusqu'à présent étaient composées de phosphure de gallium indium (InGaP) pour la couche supérieure, d'arséniure de gallium-indium (InGaAs) pour la couche médiane, et de germanium (Ge) pour la couche inférieure.

Les couches en germanium sont faciles à fabriquer, mais la moitié du courant électrique qui apparait dans cette couche ne pouvant pas être utilisé, les chercheurs de Sharp ont décidé de remplacer ce matériau par de l'arséniure de gallium indium. La nouvelle cellule est ainsi constituée de phosphure de gallium indium pour la couche supérieure, d'arséniure de gallium pour la couche médiane, et d'arséniure de gallium indium pour la couche inférieure. Le taux de rendement de conversion a ainsi été amélioré de 31,5% à 35,8%. En utilisant un concentrateur à un grossissement de 1000, le rendement de conversion atteint les 45%.

Les autres caractéristiques de la cellule sont :

une tension de circuit ouvert (Voc) de 3,012 V,
un courant de court-circuit (Isc) de 12,27 mA,
un facteur de forme (F.F.) de 85,3%,
une superficie de 1 cm2.

Dans un premier temps, Sharp prévoit l'intégration de cette nouvelle cellule dans des satellites d'ici 2012.

Victor 30 oct. 2009, 10:04

Voilà une new qui passe pas inaperçue... Un rendement pareil ça fait rêver.... Mais mais vu la techonologie (3 couches et sa nouveauté )ça ne doit pas être donné non plus

Troll 30 oct. 2009, 10:15

Oui, c'est en effet une excellente news !!
Encore un effort et on sera bientôt à 50% de rendement !!

buck 30 oct. 2009, 10:31

Victor
Voilà une new qui passe pas inaperçue... Un rendement pareil ça fait rêver.... Mais mais vu la techonologie (3 couches et sa nouveauté )ça ne doit pas être donné non plus

juste un prix ＊ 100 au moins avec le silicium qui est plus cher que les couches minces

Troll 30 oct. 2009, 10:34

buck
juste un prix ＊ 100 au moins avec le silicium qui est plus cher que les couches minces

Je croyais que le silicium ne coutait pas cher justement alors, pourquoi x100 ?

buck 30 oct. 2009, 10:51

Troll

buck
juste un prix ＊ 100 au moins avec le silicium qui est plus cher que les couches minces

Je croyais que le silicium ne coutait pas cher justement alors, pourquoi x100 ?

L'arseniure de gallium ne courre pas les rues, pour bien faire il faut le deposer en couche tres fines, et faire du maillage atomique (une maille a l'endroit une maille a l'envers) car on veux un cristal, bref coute al peau des fesses, et la on en depose 3 epaisseurs differentes avec changement de taileld emaille et tout ce qui s'en suit
Enplus la c'est un materiau labo encore plus cher que ce que tu aura en production
resume:
Arseniure de gallium >> silicium (dedie micrelec qu'on peut chiffrer a qq dollars le cm2) > silicium pour le photovoltaique (n'a aps besoin d'etre aussi pur) > la filiaire couche mince (le plastic c'est fantastique le caoutchou superdoux !!! hum en plastique)

KiNidoz 30 oct. 2009, 11:02

Ha voila la bonne nouvelle de ma journée ; )

décidément ça avance assez vite..

Troll 30 oct. 2009, 11:45

Merci de ces précisions Buck

Khainyan 30 oct. 2009, 11:56

Que ce soit cher et expérimental n'est pas le problème.
la question est surtout de montrer que c'est possible et pousser l'investissement dans ce domaine.
Pour une production à grande échelle il est évident que tant qu'on utilisera pas des matériaux abondant (carbone...) ce sera mort... mais je pense qu'une bonne partie de la recherche se consacre à ce point.

Bap2703 30 oct. 2009, 16:03

Khainyan
Pour une production à grande échelle il est évident que tant qu'on utilisera pas des matériaux abondant (carbone...) ce sera mort... mais je pense qu'une bonne partie de la recherche se consacre à ce point.

Faut voir à ne pas raconter n'importe quoi non plus. Le silicium est plus abondant sur terre que le carbone. Le carbone n'est pas encore utilisable en temps que semiconducteur. De plus le cout des cellules vient plus du process (et de l'amortissement de la R&D) que du matériau lui même.

Sinon j'ai un peu de mal avec le concentrateur qui a un grossissement de 1000. Vu que la cellule fait 1cm^{2, le concentrateur doit intercepter 1cm}2＊1000＊1000... soit 100m^2...
Ou alors la news veut dire qu'une surface de taille 1000 est concentré en 1 ?

Khainyan 30 oct. 2009, 17:01

Bap2703
Faut voir à ne pas raconter n'importe quoi non plus. Le silicium est plus abondant sur terre que le carbone. Le carbone n'est pas encore utilisable en temps que semiconducteur. De plus le cout des cellules vient plus du process (et de l'amortissement de la R&D) que du matériau lui même.

Euh personnellement j'ai jamais entendu parler de cycle du silicium....(il va peut être falloir que je détail...).
Et quand je parle de l'importance du matériaux il ne s'agit nullement du coût mais de la rareté. La question est belle et bien de survenir aux besoin énergétiques de 10 milliards d'être humains à coût d'énergie renouvelable. Si la seul solution mise en œuvre c'est des cellules à l'arséniure de gallium, au vu de la rareté du truc on construira 10 panneaux et on aura épuisé les ressources (image, hein). Donc il faut trouver des matériaux abondant et facile d'accès et au dernière nouvelle le carbone est bien placé pour cela.

buck 30 oct. 2009, 17:59

tout a fait Khainyan, et il est possible d'utiliser le carbone en tant que similis semiconducteur avec les nanotubes (en fait on met 2 tubes de maillage different en contact)
Par contre en tant que photodiode, je n'ai pas entendu parler de son utilisation hormis en HT

Troll 30 oct. 2009, 21:43

Khainyan
La question est belle et bien de survenir aux besoin énergétiques de 10 milliards d'être humains à coût d'énergie renouvelable.

Toujours à exagérer , surtout quand on voit toutes les zones où, vu le rendement actuel disponible, l'énergie solaire n'est pas rentable, et aussi et malgré tout l'augmentation des parc éoliens, ....rien que les villes !! D'ailleurs, ce serait plus la quantité de panneaux solaires qu'il faudrait évaluer dans les dix années à venir ( où les 30 )....impossible pour moi de calculer ce genre de truc

Bon, il y a une question que je me pose : est ce que la qualité de l'air ne joue pas elle aussi dans le rendement d'un panneau solaire ?
En dehors de plus ou moins de pollution, je pensais à une émission que j'avais vu sur les cures pratiquées au bord de la Mer Morte pour soigner des problèmes de peau. Ils expliquaient que c'était un endroit du globe où il était très peu probable de choper un coup de soleil, et ceci grâce à l'air qui était saturé en sel. L'explication était que le sel dans l'air diffusait la lumière.
Alors il est clair que cela ne rendrait pas service au rendement d'un panneau.....mais inversement, l'idée va surement vous paraître trollienne mais serait-il possible, dans un endroit clos et bourré de lumière, de modifier la composition de l'atmosphère environnant afin d'augmenter le rendement des cellules photovoltaïques ?

Est -ce que le vent peut modifier le rendement d'un panneau ?

Khainyan 31 oct. 2009, 08:16

Troll

Khainyan
La question est belle et bien de survenir aux besoin énergétiques de 10 milliards d'être humains à coût d'énergie renouvelable.

Toujours à exagérer ,

pourquoi? on sera bien 10 000 000 000 en 2050....
Donc faut assurer, un toit, de l'eau, de la bouffe et de l'énergie pour tous.
C'est un peu Mission Impossible....

Troll
Bon, il y a une question que je me pose : est ce que la qualité de l'air ne joue pas elle aussi dans le rendement d'un panneau solaire ?
Alors il est clair que cela ne rendrait pas service au rendement d'un panneau.....mais inversement, l'idée va surement vous paraître trollienne mais serait-il possible, dans un endroit clos et bourré de lumière, de modifier la composition de l'atmosphère environnant afin d'augmenter le rendement des cellules photovoltaïques ?
Est -ce que le vent peut modifier le rendement d'un panneau ?

Surement.... si l'air est saturée en poussières, et autres particules absorbantes/diffusantes tu fais assurément baisser la quantité d'énergie qui arrive sur le panneaux. Et comme on parle de rendement en pourcentage....tu fais baisser la quantité d'énergie convertie.
De même pour des autres phénomènes tout le vent. Soit par apport de ces particules gênantes, soit par modification des coefficients de réfraction...
En tout cas il doit effectivement y avoir des perturbations mais à contrario on doit pouvoir trafiquer dans le sens qui nous arrange.
P't'être qu'il y a eu des études sur le sujet. Je ne sais pas .