Les chercheurs de l'Université Aalto de Finlande et de l'Universitat Politècnica de Catalunya ont obtenu l'efficacité record de 22,1 % sur des cellules solaires en silicium nanostructuré, certifiées par Fraunhofer ISE CalLab. Une augmentation absolue de près de 4 % par rapport à leur précédent record est obtenue en appliquant un mince film de passivation sur les nanostructures par dépôt de couche atomique, et en intégrant tous les contacts métalliques à l'arrière de la cellule.

La recombinaison de surface a longtemps été le goulot d'étranglement des cellules solaires au silicium noir et a jusqu'à présent limité l'efficacité des cellules à des valeurs modestes. Les nouvelles cellules d'enregistrement se composent d'une structure épaisse à contact arrière qui est connue pour être très sensible à la recombinaison de la surface avant. L'efficacité quantique externe certifiée de 96% à la longueur d'onde de 300 nm démontre que le problème accru de recombinaison de surface n'existe plus et pour la première fois le silicium noir ne limite pas l'efficacité de conversion énergétique finale.

Les résultats sont publiés en ligne dans Nature Nanotechnologie .

Pour les conditions nordiques

« L'efficacité de la conversion énergétique n'est pas le seul paramètre que nous devrions examiner, " explique le professeur Hele Savin de l'université d'Aalto, qui a coordonné l'étude. En raison de la capacité des cellules noires à capter le rayonnement solaire sous des angles faibles, ils génèrent déjà plus d'électricité sur la durée d'une journée par rapport aux cellules traditionnelles.

"C'est un avantage surtout dans le nord, où le soleil brille sous un angle bas une grande partie de l'année. Nous avons démontré qu'en hiver Helsinki, les cellules noires génèrent considérablement plus d'électricité que les cellules traditionnelles même si les deux cellules ont des valeurs d'efficacité identiques, " Elle ajoute.

Dans le futur proche, l'objectif de l'équipe est d'appliquer la technologie à d'autres structures cellulaires - en particulier, cellules minces et multicristallines.

"Nos cellules d'enregistrement ont été fabriquées avec du silicium de type p, qui est connu pour souffrir de dégradation liée aux impuretés. Il n'y a aucune raison pour laquelle des rendements encore plus élevés ne pourraient pas être atteints en utilisant du silicium de type n ou des structures cellulaires plus avancées, " prédit Savin.

Le développement des cellules fabriquées l'année dernière se poursuivra dans le prochain projet "BLACK", soutenu par l'Union européenne, dans lequel le professeur Savin et son équipe développeront davantage la technologie en coopération avec l'industrie.

"La surface des meilleures cellules de l'étude était déjà de 9 cm2. C'est un bon point de départ pour étendre les résultats à des plaquettes complètes et jusqu'à l'échelle industrielle."