Une invention de 2011 réalisée par les chercheurs de l'Université Aalto est passée du concept à la réalité. Il y a quelques années à peine, les chercheurs ont obtenu l'efficacité record de 22% en laboratoire pour des cellules solaires nanostructurées en utilisant le dépôt de couche atomique, et maintenant avec l'aide de partenaires industriels et d'une collaboration européenne commune, les premiers modules prototypes ont été fabriqués sur une ligne de production industrielle.

"Notre timing n'aurait pas pu être meilleur" prof. Hélène Savin, qui a dirigé la recherche, était heureux de le dire. En effet, 2018 est communément appelée « l'année du silicium noir » en raison de son expansion rapide dans l'industrie photovoltaïque (PV). Il a permis l'utilisation du sciage au fil diamanté dans le silicium multicristallin, ce qui réduit les coûts et l'impact environnemental. Cependant, il y a encore beaucoup de place pour l'amélioration car le silicium noir actuellement utilisé dans l'industrie est constitué de nanostructures peu profondes qui conduisent à des propriétés optiques sous-optimales et nécessitent un revêtement antireflet séparé.

L'approche d'Aalto consiste à utiliser des nanostructures en forme d'aiguilles profondes pour créer une surface optiquement parfaite qui élimine le besoin de revêtements antireflet. Leur production industrielle, cependant, n'était pas une tâche facile. "Nous craignions qu'une structure aussi fragile ne survive pas à la production de masse en plusieurs étapes, à cause d'une manipulation brutale par des robots ou d'un laminage de modules."

Heureusement, il a été prouvé que les inquiétudes n'étaient pas un problème. Les cellules et les modules étaient vraiment noirs à la sortie de la production et ne présentaient aucun signe de dommage. Le meilleur module produisait de l'énergie avec plus de 20 % d'efficacité. En plus d'excellentes propriétés optiques, les chercheurs ont été positivement surpris que leurs cellules noires aient des avantages inattendus supplémentaires, tels qu'une tolérance élevée aux impuretés et une bien meilleure stabilité à long terme par rapport aux cellules de référence standard de l'industrie.

Combien coûte la technologie du silicium noir ? « Les questions liées à l'analyse technico-économique sont toujours difficiles, surtout pour les scientifiques des matériaux comme nous. Heureusement, nous avons obtenu de l'aide de personnes ayant une expertise connexe. " répond Savin. Les partenaires du projet ont fourni des données au professeur Joshua Pearce de la Michigan Tech University, dont les calculs préliminaires indiquent que si les nanostructures profondes sont coûteuses à fabriquer, les performances supérieures du produit final pourraient équilibrer les coûts totaux, par exemple. en raison d'un nombre inférieur d'étapes de processus.