Les modules en silicium \u00e9tablis sur le march\u00e9 atteignent aujourd’hui un rendement d’environ 20 \u00e0 24% et sont donc d\u00e9j\u00e0 proches de la limite sp\u00e9cifique au mat\u00e9riau de 29,4%. Cette limite est une cons\u00e9quence de la limite dite de Shockley-Queisser, qui d\u00e9crit un rendement maximal de 33,2% dans des conditions id\u00e9ales pour les cellules solaires avec une seule couche de semi-conducteur.<\/p>\n\n\n\n\n\n
La raison en est la bande interdite du mat\u00e9riau : elle d\u00e9termine quelles longueurs d’onde de la lumi\u00e8re peuvent \u00eatre converties en \u00e9lectricit\u00e9. Si la bande interdite est trop grande, les photons de grande longueur d’onde sont perdus ; si elle est trop petite, une partie de l’\u00e9nergie s’\u00e9vapore sous forme de chaleur. Le silicium ne correspond pas exactement \u00e0 cet optimum th\u00e9orique, c’est pourquoi la technologie classique du silicium ne permet que des am\u00e9liorations limit\u00e9es de l’efficacit\u00e9.<\/p>\n\n\n\n\n\n
Principe du tandem En th\u00e9orie, les cellules tandem permettent d’atteindre des rendements de plus de 60%, selon la combinaison de mat\u00e9riaux et la structure. Le d\u00e9fi technique ne r\u00e9side pas seulement dans le choix des mat\u00e9riaux, mais aussi dans le fait de les transformer en un module stable qui fonctionne de mani\u00e8re fiable dans des conditions r\u00e9elles.<\/p>\n\n\n\n\n\n Le projet \u00ab\u00a0Vorfahrt\u00a0\u00bb a donn\u00e9 naissance \u00e0 un module tandem qui, selon les indications du Fraunhofer ISE, atteint un rendement de 34,2%, actuellement le module solaire le plus efficace au monde. Il est bas\u00e9 sur une structure semi-conductrice III-V \u00e0 triple empilement sur un support en germanium, une architecture initialement d\u00e9velopp\u00e9e pour les cellules solaires spatiales.<\/p>\n\n\n\n\n\n Le partenaire du projet, Azur Space, a adapt\u00e9 ses cellules spatiales au spectre solaire terrestre et les a mises \u00e0 l’\u00e9chelle pour la fabrication des modules. L’entreprise Temicon a apport\u00e9 une nanostructure \u00e0 la surface du verre qui minimise les pertes de r\u00e9flexion et permet ainsi d’obtenir un pourcentage d’efficacit\u00e9 suppl\u00e9mentaire.<\/p>\n\n\n\n\n\n Le deuxi\u00e8me module record est issu du projet \u00ab\u00a0Mod30plus\u00a0\u00bb. Les chercheurs y combinent un semi-conducteur III-V avec du silicium, moins cher, au lieu du germanium, et atteignent ainsi un rendement de module de 31,3%. La base est constitu\u00e9e par des cellules tandem III-V\/silicium avec un rendement de cellule de 36,1%, qui ont \u00e9t\u00e9 fabriqu\u00e9es et interconnect\u00e9es pour la premi\u00e8re fois en petite s\u00e9rie \u00e0 l’institut.<\/p>\n\n\n\n\n\n La technologie III-V\/silicium quitte le statut de simple laboratoire et se dirige vers des processus industriels \u00e9volutifs. Les deux modules d\u00e9passent clairement la limite physique des modules classiques en silicium, qui est de 29,4%. Une valeur qui a longtemps \u00e9t\u00e9 consid\u00e9r\u00e9e comme difficilement atteignable.<\/p>\n\n\n\n\n\n Valeurs des modules pour la pratique Par cons\u00e9quent, les rendements des modules sont toujours inf\u00e9rieurs aux rendements des cellules, m\u00eame dans le cas de la technique record de Fribourg. Pour les applications r\u00e9elles, les valeurs des modules sont donc d\u00e9cisives, car sur les toits, les fa\u00e7ades ou les v\u00e9hicules, on installe toujours des modules, jamais des cellules individuelles.<\/p>\n\n\n\n\n\n Quand chaque centim\u00e8tre carr\u00e9 compte Efficacit\u00e9 pour le march\u00e9 de masse Des chercheurs de l’Institut Fraunhofer ISE ont d\u00e9velopp\u00e9 deux modules solaires en tandem qui d\u00e9passent les limites physiques de la technologie classique du silicium. Qu’est-ce qui se cache derri\u00e8re ce record et o\u00f9 l’utilisation de tels modules haute performance est-elle vraiment rentable ?<\/p>\n","protected":false},"author":2,"featured_media":151203,"comment_status":"open","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"_acf_changed":false,"_surecart_dashboard_logo_width":"180px","_surecart_dashboard_show_logo":true,"_surecart_dashboard_navigation_orders":true,"_surecart_dashboard_navigation_invoices":true,"_surecart_dashboard_navigation_subscriptions":true,"_surecart_dashboard_navigation_downloads":true,"_surecart_dashboard_navigation_billing":true,"_surecart_dashboard_navigation_account":true,"inline_featured_image":false,"_monsterinsights_skip_tracking":false,"footnotes":""},"categories":[8747,22357,22438],"tags":[872,3931,2002,57740,57741,57742],"class_list":["post-151202","post","type-post","status-publish","format-standard","has-post-thumbnail","hentry","category-energie","category-industrie-du-batiment","category-trends-fr","tag-immoinvest-fr","tag-immonews-fr","tag-news-fr","tag-perowskit-silizium-technologie","tag-photovoltaik-effizienzsteigerung","tag-tandem-solarmodule-wirkungsgrad"],"acf":{"bild_mit_ki_erstellt_worden":"","lead":"Des chercheurs de l'Institut Fraunhofer ISE ont d\u00e9velopp\u00e9 deux modules solaires en tandem qui d\u00e9passent les limites physiques de la technologie classique du silicium. Qu'est-ce qui se cache derri\u00e8re ce record et o\u00f9 l'utilisation de tels modules haute performance est-elle vraiment rentable ?","autor":"Quelle: Frauenhofer","ort":"","bildunterschrift":"","zusammenfassung":"","bild_im_grid":false,"gallerie":"","newsim":""},"aioseo_notices":[],"aioseo_head":"\n\t\t\n\t\n\t\n\t\n\t\n\t\n\t\t\n\t\t\n\t\t\n\t\t\n\t\t\n\t\t\n\t\t\n\t\t\n\t\t\n\t\t\n\t\t\n\t\t\n\t\t\n\t\t\n\t\t\n\t\t\n\t\t\n\t\t\n\t\t\n\t\t\n\t\t
<\/strong>Au lieu d’une seule couche semi-conductrice, on combine plusieurs couches avec des bandes interdites diff\u00e9rentes. Chacune de ces couches utilise une partie diff\u00e9rente du spectre solaire, des ondes courtes aux ondes longues. Il est ainsi possible de convertir en \u00e9lectricit\u00e9 une quantit\u00e9 nettement plus importante de l’\u00e9nergie rayonn\u00e9e, la limite classique d’une seule couche \u00e9tant de fait d\u00e9pass\u00e9e.<\/p>\n\n\n\n\n\n
<\/strong>En photovolta\u00efque, on distingue les cellules et les modules. Les cellules sont mesur\u00e9es dans des conditions de laboratoire id\u00e9alis\u00e9es, les modules sont compos\u00e9s de nombreuses cellules interconnect\u00e9es, int\u00e9gr\u00e9es dans du verre et un cadre. Les surfaces inactives, les pistes conductrices et les r\u00e9flexions provoquent alors des pertes in\u00e9vitables.<\/p>\n\n\n\n\n\n
<\/strong>Les modules haute performance deviennent passionnants l\u00e0 o\u00f9 la surface est rare et ch\u00e8re. Par exemple dans le photovolta\u00efque int\u00e9gr\u00e9 au b\u00e2timent, o\u00f9 les modules servent d’\u00e9l\u00e9ments de fa\u00e7ade ou de toit, ou sur les v\u00e9hicules. Parmi les partenaires du projet, on trouve notamment Audi, ce qui souligne le potentiel pour les applications automobiles.<\/p>\n\n\n\n\n\n
<\/strong>Parall\u00e8lement, le Fraunhofer ISE poursuit une autre route en tandem. Il s’agit de modules en silicium p\u00e9rovskite, d\u00e9velopp\u00e9s entre autres en collaboration avec Oxford PV. Un module plein format d’une surface de 1,68 m\u00b2 atteint d\u00e9j\u00e0 25% d’efficacit\u00e9 et a \u00e9t\u00e9 produit sur des lignes de fabrication qui conviennent \u00e9galement \u00e0 la production de masse. Cette technologie vise moins des records absolus qu’une large p\u00e9n\u00e9tration du march\u00e9 avec des mat\u00e9riaux relativement bon march\u00e9 et devrait, \u00e0 terme, convenir aux toitures standard. Des groupes de chercheurs, notamment \u00e0 Hong Kong, annoncent en outre des cellules \u00e0 base de p\u00e9rovskite avec des rendements allant jusqu’\u00e0 40%, ce qui illustre le dynamisme de ce segment.<\/p>\n\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"