Multiplication de Photons pour Augmentation du Rendement des Cellules PhotoVoltaïques. – MULTIPHOT-PV

L’industrie photovoltaïque (PV) connaît depuis quelques années une accélération des investissements de production de cellules et modules PV (plus de 3500 MWp de capacité cumulée fin 2007, dont plus de 85% sur le Silicium cristallin). Il est impératif de réduire les coûts de l’énergie électrique issue du photovoltaïque en vue d’offrir sur le Réseau Public une offre de fourniture électrique alternative compétitive à moyen terme. Parmi les différentes solutions proposées pour obtenir un meilleur couplage entre le spectre d’illumination et la réponse du capteur PV, une approche encore peu développée consiste à modifier le spectre d’illumination plutôt que le spectre absorbé par le capteur PV. Ce projet s’inscrit dans cette logique : il s’agit essentiellement d'augmenter le rendement de conversion lumière/courant électrique au moyen d’une adaptation de la partie UV-visible du rayonnement solaire à la sensibilité spectrale optimale des cellules photovoltaïques, notamment le c-Si. En effet, celles-ci convertissent avec une efficacité maximum les photons proche infrarouge, mais sont bien moins performantes sur la partie ultraviolet-visible du spectre solaire. Ce projet vise donc à développer des matériaux simultanément « convertisseurs de fréquences » et « multiplicateurs de photons » et qui pourront être déposés sous forme de couches minces, notamment à la surface de cellules en silicium cristallin, mais également sur des couches organiques/minérales transparentes nécessaires à l’encapsulation et à la protection mécanique en face avant des cellules solaires. Les processus physiques qui réalisent cette conversion mettent en jeu des ions luminescents et des transferts d'énergie entre ces ions. Ces processus (« down-conversion » ou encore « quantum-cutting ») conduisent à une multiplication des photons dans la couche mince active et une adaptation de leur énergie au pic de sensibilité du matériau constituant la cellule. L’utilisation plus efficace de la partie UV-visible du spectre solaire permet ainsi d’envisager une augmentation significative du rendement des cellules solaires. Le projet MultiPhot-PV aboutira à de nombreuses avancées aussi bien fondamentales qu’appliquées, qui s’intégreront rapidement et facilement aux technologies solaires actuelles. Le défi proposé est une approche novatrice et originale qui s’inscrit dans les nouvelles stratégies développées par l’industrie photovoltaïque. Il apportera une contribution significative en termes de compétitivité économique locale et nationale.