Faire des cellules solaires une alternative compétitive aux autres sources d'énergie renouvelables, les chercheurs étudient différentes alternatives. Un pas dans la bonne direction passe par de nouveaux processus qui modifient les surfaces des cellules solaires au silicium. En créant différentes nanostructures sur les surfaces, les propriétés de récupération d'énergie des cellules solaires peuvent être améliorées.
Dans le cadre du projet de recherche financé par l'UE N2P (Nano To Production), les chercheurs travaillent sur les surfaces nanostructurées des cellules solaires. A l'Institut Fraunhofer de Dresde, Allemagne, les chercheurs se sont concentrés sur le développement de procédés de gravure chimique par plasma à pression atmosphérique (AP-PCE). Cette technologie est une alternative à l'approche de traitement chimique par voie humide, utilisé dans l'industrie solaire. Les avantages de l'AP-PCE par rapport à la technologie de gravure basée sur le traitement chimique humide sont, par exemple, réduction des déchets chimiques, rentabilité et une manipulation réduite. AP-PCE est utilisé pour modifier les surfaces des plaquettes solaires en silicium cristallin jusqu'à l'échelle nanométrique. Les chercheurs ont obtenu une amélioration d'un pour cent de l'efficacité des cellules solaires, de 16 à 17 pour cent, en rendant la surface arrière très lisse.
Au sein du projet de recherche N2P les scientifiques de l'Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL) à Neuchâtel, La Suisse, travaillent plutôt à l'amélioration de différentes cellules solaires, les cellules solaires en silicium à couche mince. Actuellement, ces cellules solaires ne peuvent récolter qu'environ sept pour cent de la lumière du soleil, ce qui est environ 40 pour cent moins efficace par rapport aux cellules de silicium conventionnelles. Cependant, les cellules solaires à couche mince sont moins chères et plus écologiques car leur production demande moins de temps, matière et énergie. Les chercheurs suisses modifient la structure en verre supérieure de la cellule solaire, en déposant une couche de cristaux nanométriques à partir d'un oxyde conducteur transparent (TCO) sur le verre. Cette couche donne un effet de diffusion élevé et le faisceau lumineux génère plus d'électrons lorsqu'il parcourt une plus longue distance à travers la cellule, ce qui améliore l'absorption de la lumière par la cellule. Les chercheurs ont réussi à obtenir une augmentation de 30 % de l'efficacité par rapport aux cellules solaires à couche mince standard.
Un autre processus qui pourrait augmenter l'efficacité des cellules solaires en silicium à couche mince, en modifiant les structures de surface, comprend une irradiation laser pulsée ultrarapide. Des chercheurs de l'Institut de technologie de fabrication de Singapour ont montré que cette irradiation crée un motif de nanopointes sur la surface du silicium qui réduit la réflexion de la lumière de la surface. Plus de lumière sera donc absorbée.
De nouveaux procédés qui créent des surfaces nanostructurées améliorent considérablement l'efficacité des cellules solaires. Avec des coûts de fabrication plus faibles à l'avenir, l'intérêt pour les investissements dans les cellules solaires pourrait augmenter de manière impressionnante.
