Hétérojonctions Silicium pour Cellules à Contacts en face Arrière Avancées – SHARCC

L’électricité photovoltaïque, qui provient de la transformation directe de l’énergie du rayonnement solaire, se distingue des autres énergies renouvelables par son important potentiel. En effet, la quantité totale d’énergie solaire reçue au niveau du sol pendant une semaine sur la Terre dépasse l’énergie potentiellement produite par l’ensemble des réserves mondiales de pétrole, de charbon, de gaz et d’uranium [2]. Cependant le coût de l’énergie photovoltaïque reste encore élevé par rapport aux autres sources d’énergie, essentiellement à cause du rendement de conversion limité (inférieur à 20%) des modules photovoltaïques, de la forte utilisation de silicium cristallin et d’étapes de fabrication à haute température dans la fabrication des cellules. Les cellules fabriquées dans le projet SHARCC ont le potentiel pour diminuer le coût de l’électricité photovoltaïque par différents biais (rapport €/Wp): 1/ Augmentation du rendement de conversion ( Augmentation des Wc pour une surface donnée) 2/ Utilisation réduite de silicium cristallin (diminution du coût de fabrication €) 3/ Procédé de fabrication entièrement à basse température (inf. 200°C)( budget thermique réduit) La réalisation de ce projet s’inscrit dans le développement d’une filière économiquement viable génératrice d’emplois durables. Par rapport à une production d’électricité via la combustion de matières fossiles, la production d’électricité photovoltaïque à grande échelle est également synonyme de réduction des émissions de gaz à effet de serre. Le projet SHARCC vise à diminuer le coût de l’électricité photovoltaïque (PV) en développant une structure de cellule solaire innovante. La technologie basée sur le silicium cristallin est aujourd’hui bien implantée au niveau industriel mais le rendement des modules PV commercialisés reste aujourd’hui inférieur à 20% Ce projet vise à explorer une nouvelle voie pour la fabrication de cellules PV en silicium cristallin par l’utilisation combinée de deux technologies à haut rendement validées au niveau industriel. Les recherches seront menées sur des équipements industriels permettant un transfert rapide des technologies développées à l’industrie. Ce projet constitue la suite du projet QCPASSI qui visait à démontrer la faisabilité de ce type de structure innovante. La démonstration étant faite, l’enjeu de ce projet est de démontrer la faisabilité industrielle (en termes de taille de substrat, de procédé, de rendement et de coûts).L’objectif de ce projet est le développement d’un nouveau concept de cellule photovoltaïque à base de silicium cristallin dont la structure permet théoriquement l’obtention de très hauts rendements (>24% au niveau cellule).Le principe de cette structure est la combinaison d’une cellule à contacts en face arrière interdigités (IBC) et d’une cellule à hétérojonctions (HJ) réalisée sur une tranche de silicium mince. La réalisation et l’amélioration des cellules IBC-HJ repose sur la connaissance de chacune des deux technologies (IBC et Hétérojonction) mais également sur le développement de connaissances spécifiques à cette nouvelle structure. En effet il existe une littérature assez ancienne et abondante sur les cellules IBC à homojonctions d’une part et sur les cellules à Hétérojonctions a-Si:H/c-Si d’autre part, elle est en revanche très réduite et récente sur les IBC-HJ. De nombreuses avancées scientifiques sont donc à attendre des études sur cette nouvelle structure en particulier sur les points suivants : À la fin du projet, des cellules IBC-HJ de 100cm² avec un rendement de 20% sont attendues, réalisées avec un procédé de fabrication compatible avec une industrialisation. Ces cellules seront interconnectées dans un module hautement intégré au bâti devant permettre une forte réduction de coûts (<1€/Wc)