Dr Andreas Distler (ZAE Bayern) avec le module solaire record organique à l'usine solaire du futur. En arrière-plan, la ligne pilote pour le photovoltaïque imprimé en couches minces. Crédit :ZAE/Kurt Fuchs
Une équipe de recherche de Nuremberg et d'Erlangen a établi un nouveau record pour l'efficacité de conversion de puissance des modules photovoltaïques organiques (OPV). Les scientifiques ont conçu un module OPV avec une efficacité de 12,6 % sur une superficie de 26 centimètres carrés. L'ancien record du monde de 9,7 pour cent a été dépassé de 30 pour cent.
Il s'agit de la valeur de rendement la plus élevée jamais enregistrée pour un module photovoltaïque organique. Il a été confirmé par une mesure étalonnée certifiée dans des conditions d'essai standard par le laboratoire de certification indépendant de Fraunhofer ISE (Fribourg) en septembre 2019. Le module multicellulaire a été développé à l'usine solaire du futur à l'Energie Campus Nürnberg (EnCN) en un laboratoire de revêtement avec une ligne pilote unique en mégawatts pour le photovoltaïque en couches minces, qui a été conçu et mis en œuvre avec le soutien financier du ministère bavarois des Affaires économiques.
"Cette percée montre que la Bavière n'est pas seulement un leader dans l'avancement des installations photovoltaïques, mais occupe également une position de leader dans le développement des technologies du futur, " dit Hubert Aiwanger, Ministre d'État bavarois des Affaires économiques, développement régional et énergie.
Les cellules solaires organiques sont généralement constituées de deux composants organiques possédant les propriétés semi-conductrices nécessaires. Contrairement au silicium classiquement utilisé, qui est fabriqué par des procédés de fusion énergivores, les matériaux organiques peuvent être appliqués directement à partir des solutions sur un film support ou un support en verre.
Mesure du module solaire record organique réalisée par le laboratoire de certification indépendant de Fraunhofer ISE (Fribourg). Crédit :Forschungszentrum Juelich
D'un côté, cela réduit les coûts de fabrication; d'autre part, l'utilisation de flexibles, les matériaux légers permettent de nouvelles applications, tels que des appareils mobiles ou des vêtements, même si le rendement n'est pas encore comparable à celui des cellules solaires traditionnelles au silicium.
« Cette étape importante dans la recherche sur les semi-conducteurs organiques montre que les derniers développements de performances avec des efficacités de cellules certifiées de plus de 16 % ne se limitent pas à l'échelle du laboratoire, mais prêt à être mis à l'échelle au niveau de modules prototypes, " explique le Pr Christoph Brabec de la FAU, directeur chez HI ERN, et directeur scientifique de l'Usine Solaire du Futur, un groupe de recherche de la ZAE Bayern.
En raison de leur conception, le rendement des modules photovoltaïques complets est toujours légèrement inférieur à celui des cellules individuelles. Une partie de la zone du module, par exemple, est toujours inactif car il est utilisé pour l'interconnexion des cellules individuelles. Avec une surface de module croissante, les pertes causées par la résistance électrique des électrodes augmentent également.
Le module d'enregistrement se compose de douze cellules connectées en série et a un facteur de remplissage géométrique de plus de 95 %. Cette partie de la zone du module contribue activement à la production d'électricité. En ce qui concerne sa zone active, le module atteint même une efficacité de 13,2 pour cent. La minimisation des zones inactives a été obtenue grâce à une structuration laser haute résolution, tel que développé et optimisé ces dernières années à la "Solar Factory of the Future".
