Cellules solaires de haut rendement à base de couches ultrafines de diséléniure de cuivre et d’indium – ULTRACIS

Les cellules solaires en couches minces à base de diséléniure de cuivre, de gallium et d’indium (CIGS ou CIS) détiennent le record de rendement de 19,9%. La cellule est constituée de l’empilement des couches de Mo, puis de CIGS, d’une couche interfaciale de CdS, dite couche tampon et d’une couche de ZnO transparente et conductrice. La couche de CIGS est la couche absorbeur de la cellule et son épaisseur est d’environ 2 microns. Elle est préparée par coévaporation des éléments. Les modules à base de CIGS possèdent également des rendements élevés entre 11 et 14%. C’est dans ce contexte extrèmenent prometteur que se développe actuellement la filière photovoltaïque au CIS. Au dela du critère rendement d’autres critères vont contribuer à la compétitivité de cette technologie. L’un des plus important est la réduction de l’épaisseur de la couche de CI(G)S , qui entrainera deux conséquences positives : la première sera de réduire de façon significative la durée de dépôt de ces couches et donc le cout de production, et la deuxième sera d’augmenter le taux d’utilisation de l’indium, élément relativement rare et cher, à puissance électrique identique. Cela permettra d’accroire considérablement les capacités de production de la filière CIGS. L’objectif de ce projet est d’explorer la réduction de l’épaisseur à 0,5 micron en premier objectif et de passer en objectif ultime à 0,1 micron. Ces objectifs seront développés autour de deux des principales technologies de la filière CIGS, la coévaporation (qui conduit à de hauts rendements mais au prix de coûts de production élevés) et l’électrodépôt (qui conduit à des rendements moins élevés mais avec des coûts de production plus faibles). Dans la cas de la coévaporation des objectifs de rendements sont de 15% pour les cellules à 0.5 micron et de 10% pour les cellules à 0.1 micron. Dans le cas de l’électrodépôt l’objectif sera de 10% à 0.5 micron et de 6 % à 0.1 micron. Dans les deux cas les résultats de l’étude permettront d’anticiper les évolutions à moyen terme de la filière CIGS et de créer les conditions favorables à l’innovation.