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Flexible thin-film solar cell achieves record efficiency

July 05, 2019 //By Christoph Hammerschmidt



Researchers at the Swiss materials research institute, Empa ,claim to have achieved an efficiency of 20.8% for the first time. They have thus broken their own record.

The Empa Laboratory for Thin Films and Photovoltaics, headed by Ayodhya N. Tiwari, has broken its own record. The researchers improved the efficiency of energy conversion in CIGS solar cells on flexible polymer substrate to 20.8%. This is 0.4% higher than the previous brand held by the same group. As the technology of choice, the scientists have opted for copper indium gallium diselenide (Cu(In,Ga)Se2) or CIGS, which enables the manufacture of flexible, lightweight solar cells on polymer foils.

The new record results from the combination of three major improvements, explains Romain Carron, head of CIGS research activity at Empa's laboratory. "First, we have carefully adjusted the chemical composition of the absorber layer to improve its electronic and optical properties. Then we developed new methods for alkali metal doping. Finally, we adapted the properties of the interface between the absorber and the buffer layer/front contact to improve the performance of the cell". According to Carron, the meticulous work of Shiro Nishiwaki was essential to improve the performance of the cells.

Flexible CIGS solar modules are already commercially available, particularly from the Empa spin-off Flisom, which was co-founded by Tiwari. "Such high efficiency as we have now achieved in our laboratory demonstrates the potential of the technology. Future developments by the research team will focus in particular on transferring the process developed from laboratory to industrial scale in order to increase the power generation and profitability of photovoltaic systems.

The technological achievements and scientific findings are described in the special issue "Excellence in Energy" of the journal "Advanced Energy Materials" (DOI: 10.1002/aenm.201900408).

Record d'efficacité pour des cellules photovoltaïques au CZTS

Industrie & Technologies 06 Mai 2016

Les cellules photovoltaïques CZTS (cuivre-zinc étain soufre) sont les seules à ne pas posséder d’éléments toxiques ou rares. Elles voient leur efficacité sans cesse améliorée. Une équipe australienne vient d'établir un nouveau record, qui permet d'espérer une prochaine mise sur le marché.

Rares, toxiques ou chers, tels sont les éléments de l’ensemble des panneaux photovoltaïques actuels. Pour les remplacer, les cellules au cuivre, zinc, étain et soufre (CZTS) apparaissent comme la meilleure solution. Seul problème, jusqu’à présent leur rendement reste moins important que les cellules plus habituelles, au silicium. L’équipe du Dr Xiaojing Hao de l’Australian Centre for Advanced Photovoltaics (ACAP) vient d’atteindre, en avril 2016, un rendement record de 7,6 % pour des cellules d’un cm². Cette réussite, validée par le National Renewable Energy Laboratory des Etats-Unis, fait l'objet d'un article encore sous presse. Ces résultats ne cessent de s’améliorer. L’équipe indiquait des rendements de 5,5 % en 2013 puis de 6,6 % en 2015. Elle pense d’ailleurs pouvoir atteindre les 20 % de rendement en quelques années, ce qui permettrait la mise sur le marché mondial de cette technologie. Les industriels se sont déjà emparés de ce type de cellules fines et ont investi dans des infrastructures d’expérimentation. Toyota a ainsi pu atteindre 9,1 % d’efficacité pour des cellules de 0,25 cm². Mais la taille des cellules joue énormément. Plus elles sont grandes, plus il est difficile d’obtenir des structures uniformes et donc de bons résultats. Les avancées de l’ACAP sont donc les plus encourageantes.

Les CZTS semblent avoir tout pour elles. Elles font partie des cellules photovoltaïques dites fines. Elles mesurent 1 à 5µm d’épaisseur face aux 200 à 350 µm de celles qui utilisent du silicium. Aujourd’hui 87 % des panneaux installés sont fabriquées avec des cellules contenant du silicium. Ils atteignent un rendement moyen de 21 %. L’un des avantages des cellules fines est de pouvoir être utilisées sur tous types de supports contrairement aux précédentes. Des surfaces incurvés, transparentes, ou en superposition d’autres matériaux. Les cellules CIGS et CdTE font parti de cette catégorie et sont déjà bien utilisées par les industriels. Elles restent cependant assez chères. Les CIGS sont constituées d’indium, un métal qui a vu son prix s’envoler suite à sa large utilisation dans les écrans plats LCD et par suite sa raréfaction. Deuxième point faible, le sélénium, un élément toxique. Les CdTE renferment, elles, du tellulure de cadmium, un élément toxique. Enfin, une dernière technologie testée par IBM et Solar Frontier a atteint des rendements de 12,6 % pour des cellules de 0,42 cm². Il s’agit des cellules CZTSSe, qui possèdent du sélénium en plus. Malheureusement ce dernier est aussi toxique.

Les CZTS résolvent toutes les questions de pénurie et de toxicité. Elles reviennent d’ailleurs cinq fois moins cher que les CIGS. Avec un retour de 30 ans d’expérience sur les autres cellules fines, le Dr Xiaojing Hao est très confiante sur leur progression à venir.

Solar efficiency record promises new opportunities in UAVs, IoT

April 28, 2016

Alta Devices (Sunnyvale, CA) has achieved a 31.6% solar energy efficiency record, which could drive changes in the fundamental economics of operating Unmanned Aerial Vehicles.


Alta believes that the combined thinness and flexibility of the solar cell design will help redefine how solar technology can be used. Alta’s solar technology is attracting interest in the UAV (unmanned aerial vehicle) market. The increased power-to-weight ratio of Alta’s technology enables different possibilities for an aircraft using the solar cell technology compared with any of the other solar power options.

As an example, on a typical HALE (high altitude long endurance) UAV aircraft, Alta’s solar material requires less than half of the surface area and weighs one-fourth as much while providing the same amount of power as competing thin film technologies. These savings open UAV designers to a variety of alternative design options.

Additional batteries can be installed on the vehicle, providing longer operational life spans and flight times than originally considered. Alternatively, payload functionality can be tailored for higher speed or longer distance wireless communications. Either of these design optimizations translate into a considerable increase in economic value to the aircraft operator.

“Our goal has always been to enable solar power to be useful in configurations and applications that have never before been possible,” explained Rich Kapusta, Alta Devices Chief Marketing Officer. “The UAV application is an important example of how this happens.”

Alta Devices also provides solar technology for a variety of other applications including wearable devices and the Internet of Things (IoT) in order to eliminate the need for battery replacement or recharging.

Solar efficiency is measured and certified by the US Energy Department’s NREL National Renewable Energy Laboratory (NREL). According NREL’s testing, Alta Device’s new dual-junction solar cell is the world’s most efficient 1-sun cell at 31.6% efficiency which marks the seventh overall solar efficiency record that Alta Device has set since 2010.

Alta has achieved the efficiency rating by modifying the company's basic 'single-junction' gallium arsenide (GaAs) material. The company’s dual junction technology builds on the basic GaAs approach, but implements a second junction (or layer) with Indium Gallium Phosphide (InGaP). Because InGaP uses high-energy photons more efficiently, the new dual-junction cell generates more electricity from the same amount of light than a single-junction device. With the design Alta claims to currently hold both the dual-junction and single-junction records at 31.6% and 28.8% respectively.



http://www.altadevices.com

Un module CPV atteint une efficacité record de 38,9%

25 Juin 2015 enerzine

Tirant profit de son expertise dans le domaine des matériaux semi-conducteurs, l'industriel Soitec a annoncé une nouvelle avancée dans son projet SmartCell qui porte sur le développement d'une cellule solaire à quatre jonctions.

Après avoir établi un record mondial d'efficacité en décembre 2014, la cellule à quatre jonctions SmartCell vient d'être intégrée avec succès dans un module photovoltaïque à concentration (CPV), permettant à ce dernier d'atteindre une conversion de 38,9% de l'énergie solaire en courant électrique. Cela représente une augmentation significative par rapport au record mondial précédemment atteint par des modules CPV.

"Si nous avons annoncé en début d'année le recentrage de Soitec sur son cœur de métier, la production de matériaux semi-conducteurs, nous avons également décidé de conserver les actifs relatifs au projet SmartCell parmi les activités relevant du domaine stratégique de l'entreprise. Ce projet nous ouvre en effet de nombreuses opportunités commerciales, dans différentes industries. Dans le cas présent, la SmartCell permet une nouvelle réduction du coût de l'énergie solaire, puisqu'elle peut être intégrée dans un module CPV doté d'un rendement record et qui peut être produit en masse. Ce projet démontre le leadership de Soitec dans le domaine des matériaux semi-conducteurs innovants et des technologies dédiées aux applications de haute performance. Il confirme notre capacité à réaliser de véritables ruptures technologiques. Je suis très fier des résultats exceptionnels obtenus par notre équipe" a déclaré Paul Boudre, Directeur Général de Soitec.

Les modules CPV utilisent des lentilles de Fresnel pour concentrer la lumière du soleil sur de petites cellules solaires multi-jonctions. Pour le nouveau record mondial atteint en termes de rendement de module, les SmartCells ont été intégrées dans un module CPV utilisant la même plateforme que les modules CPV déjà existants et conçus avec des cellules traditionnelles à trois jonctions. Les SmartCells ont démontré un excellent rendement de conversion, grâce à leurs quatre jonctions.

L'efficacité record au niveau du module a été mesurée en intérieur et en extérieur. Plus de 10.000 séries de données ont été enregistrées en extérieur. L'Institut Fraunhofer a effectué une analyse détaillée et a révélé un rendement du module de 38,9 pour cent ± 0,9 pour cent pour un ensoleillement direct de 1 000 W/m2 et une température de la cellule de 25 °C. La surface d'ouverture du module est de 812 cm2 et il utilise 36 lentilles, éléments optiques secondaires et SmartCells.

Avant son intégration dans un module CPV, la SmartCell en tant que telle avait précédemment établi un record mondial d'efficacité de 46,0%, annoncé le 1er décembre 2014. Développée par Soitec en coopération avec l'Institut Fraunhofer et le CEA-Leti, elle bénéficie de l'expertise en cellules solaires de ces laboratoires de pointe, conjuguée à la maîtrise des techniques Smart Cut™ et de liaison de couches de Soitec. Ces dernières permettent des combinaisons optimales de matériaux semi-conducteurs.

Les différentes avancées technologiques liées à la SmartCell ont été soutenues en Allemagne par les Ministères des Affaires Économiques et de l'Énergie et de l'Environnement (projet Magnus) et en France par le programme des Investissements d'avenir (projet Guépard géré par l'ADEME, l'Agence de l'Environnement et de la Maîtrise de l'Énergie).

Des modules - commerciaux - CIGS atteignent une efficacité record de 16,5%

06 Mai 2015 enerzine

TSMC Solar a annoncé que l'organisme d'homologation TUV SUD avait confirmé que son dernier module phare C2 de taille commerciale (1,09 m2) de la gamme CIGS avait atteint une efficacité de 16,5 % sur la surface totale du module.
Ceci améliore le précédent record de 15,7 % établi par TSMC Solar en 2013.

Le module a été produit par les équipements de fabrication et les matériaux dont la société dispose actuellement dans son usine de fabrication de Taichung, à Taïwan.

« Nous continuons à prouver nos capacités à développer des améliorations de procédés qui battent des records dans les modules de grande taille. Grâce à l'association des innovations passées et de la production en série, l'efficacité de notre ligne de production actuelle a progressé pour atteindre une efficacité moyenne des modules de 14,7 % », a déclaré Chia-Hsiang Chen, président de TSMC Solar.

TSMC Solar a également annoncé la sortie de son nouveau modèle de module C2 HV de la série TS-CIGS, dont la puissance nominale s'échelonne entre 150 W et 165 W. Certifiés par l'organisme américain UL pour une exploitation de systèmes de 1.000 volts, ces modules ont été conçus comme des modules bi-verre et font l'objet de tests d'électroluminescence 100 % de qualité (EL).

« Nos modèles de modules C2 HV, exempts de droits de douane, sont conçus pour le marché des mégawatts d'Amérique du Nord, et ils offrent un haut rendement énergétique, de faibles coûts de systèmes et une grande fiabilité », a conclu Marc Spaulding, vice-président des ventes et du marketing de TSMC Solar Worldwide.

Une cellule solaire atteint 46% d'efficacité (record)

04 Dec 2014 enerzine

Une cellule solaire à multi-jonctions convertissant 46% du rayonnement solaire en électricité a été développée par Soitec et le CEA-Leti en France, et l'Institut Fraunhofer pour les Systèmes Energétiques Solaires (ISE) en Allemagne.

C'est donc un nouveau record du monde qui vient d'être établi pour la conversion directe de la lumière du soleil en électricité.

Les cellules à multi-jonctions sont utilisées au cœur des systèmes photovoltaïques à concentration (CPV) pour produire une électricité à un coût compétitif, dans de grandes centrales solaires installées dans les régions qui bénéficient d'un ensoleillement direct élevé. L'atteinte d'un nouveau record un an après celui précédemment annoncé par ces partenaires français et allemands en septembre 2013 confirme la forte compétitivité de la recherche et de l'industrie photovoltaïques européennes.

Les cellules solaires à multi-jonctions sont basées sur des matériaux semi-conducteurs composés III-V. La cellule détenant le record mondial est une cellule à quatre jonctions, dont chaque sous-cellule convertit précisément un quart des photons entrant dans une plage de longueur d'onde comprise entre 300 et 1750 nm du courant électrique. Dans le cas du photovoltaïque à concentration, une lentille de Fresnel concentre la lumière du soleil sur cette cellule de très petite taille. L'efficacité record de 46,0% a été mesurée à un facteur de concentration de 508 soleils. Elle a été validée par l'institut japonais AIST (National Institute of Advanced Industrial Science and Technology), l'un des principaux centres indépendants de vérification des performances des cellules solaires, dans des conditions de test standard.

L'un des principaux défis à résoudre était d'atteindre une répartition exacte des photons dans les quatre sous-cellules. Cela était rendu possible grâce à un réglage précis de la composition et de l'épaisseur de chaque couche à l'intérieur de la structure cellulaire. « Il s'agit d'une étape majeure de notre collaboration franco-germanique. Nous sommes extrêmement satisfaits de voir que notre résultat d'une efficacité de 46% est à présent confirmé de manière indépendante par AIST au Japon » a expliqué le Dr. Frank Dimroth, chef de projet pour le développement de la cellule à l'Institut Fraunhofer pour les Systèmes Energétiques Solaires (ISE). « Le CPV est aujourd'hui la technologie solaire la plus efficace et la mieux adaptée pour tous les pays à fort taux d'ensoleillement direct ».

Jocelyne Wasselin, Vice-présidente chargée du développement produit des cellules solaires chez Soitec, a indiqué : « Nous sommes très fiers de ce nouveau record. Cela confirme que nous avons fait le bon choix technologique en décidant de développer cette cellule solaire à quatre jonctions, et cela démontre clairement notre capacité à atteindre, dans un avenir proche, la barre de 50 % d'efficacité ».

Elle conclut : « Pour produire cette nouvelle génération de cellules, nous avons déjà installé une ligne en France, qui met en œuvre nos technologies de liaison et de transfert de couches et emploie déjà plus de 25 ingénieurs et techniciens. Je suis convaincue que la coopération avec nos partenaires français et allemands permettra d'améliorer encore l'efficacité et la compétitivité de la technologie CPV. Nous remercions l'Ademe pour le soutien aux efforts de recherche dans le cadre des Investissements d'Avenir ».

Manz AG reçoit 20 ME de financement européen pour sa technologie CIGS

24 Sept 2014 enerzine

La Banque européenne d'investissement (BEI) va prêter 20 millions d'euros** à la branche de recherche-développement (R&D) de l'entreprise Manz AG qui veut produire une énergie durable et rentable.
Ces ressources financières doivent appuyer les activités de R&D de l'entreprise en Allemagne.

Manz est spécialisée dans la mise au point et la production de machines et d'équipements d'automatisation. Cette société conçoit des chaînes de fabrication intégrées destinées aux segments des écrans plats, des affichages de capteurs, des modules solaires à couches minces et des batteries au lithium-ion.

Le financement de la BEI bénéficiera principalement à l'activité de recherche-développement de l'entreprise dans le secteur de l'énergie solaire photovoltaïque. La technologie CIGS de Manz figure parmi les plus avancées au monde puisqu'elle présente actuellement la meilleure efficacité de transformation du rayonnement solaire en énergie pour les modules CIGS et d'autres modules photovoltaïques à couches minces, ainsi que des coûts compétitifs en comparaison avec la technologie photovoltaïque cSI.

La technologie CIGS repose sur un alliage de cuivre, d'indium, de gallium et de sélénium, et permet de fabriquer des cellules à couches minces. Les modules CIGS sont actuellement considérés comme les plus performants du marché. Manz devrait mener à terme son programme de recherche d'ici à 2016.

"Pour pouvoir obtenir de solides résultats dans le domaine de la recherche – comme ici dans le secteur des énergies durables et renouvelables –, il est vital de disposer d'un soutien financier fiable. C'est particulièrement le cas s'agissant des petites et moyennes entreprises. L'exemple de Manz démontre qu'une PME peut très bien rivaliser avec la concurrence internationale et être un chef de file technologique. Toutefois, cela nécessite des conditions stables de financement à long terme. C'est une tâche essentielle de garantir ces conditions, laquelle incombe tant à la BEI qu'à la Commission européenne" a indiqué le vice-président Wilhelm Molterer, responsable notamment des opérations de financement en Allemagne.

Le volet « Financement de la croissance des ETI » du dispositif InnovFin permet à la BEI de financer des entreprises innovantes grâce à des prêts à long terme mezzanine, subordonnés ou de premier rang, pour un montant de 7,5 à 25 millions d'euros, afin de soutenir leur croissance et leurs investissements dans la recherche et l'innovation.

InnovFin est une initiative commune du Groupe BEI et de la Commission européenne s'inscrivant dans la stratégie Horizon 2020, à savoir le cadre de recherche et d'innovation (R-I) de l'UE pour la période 2014-2020.

PTIP to inaugurate CIGS pilot plant in South Africa

Feb 7th, 2014

The technology development and intellectual holding company has its origins in research conducted in the Department of Physics at the University of Johannesburg (UJ), and Singulus Technologies AG, a listed German engineering company.

Photovoltaic Technology Intellectual Property (Pty) Limited (PTiP) will officially launch the successful commissioning of its pilot production line for the manufacturing of CIGS thin-film solar modules

Singulus Technologies supplied the engineering technology and support for the key production processes.

The new generation thin-film photovoltaic technology was fully developed in South Africa and will now be produced at Technopark, Stellenbosch. The thin-film module includes a unique homogenous semi-conductor alloy, comprising five chemical elements. The total thickness of the active materials in the thin-film module is only 3 microns.

Samsung Now the New CIGS Solar Module Efficiency Record Holder

Samsung, which has been relatively quiet in solar power technology of late, now shares the world's record for CIGS solar module conversion efficiency.

Using a two-step CIGS approach akin to the Solar Frontier process, Korea's Samsung has hit an efficiency mark of 15.7 percent on a large-area (1.44 square meter) substrate -- officially certified as 15.7 percent by TÜV Rheinland, a PV testing company. That ties Samsung with TSMC’s 15.7 percent CIGS world record module. Solar Frontier has hit 14.7 percent efficiency on a 1.23-square-meter substrate.

Samsung plans to build a 200-megawatt production line in 2014, expanding to more than 1 gigawatt in 2015.

Record mondial : une cellule solaire atteint 44,7% d'efficacité

25 Sept 2013 enerzine

L'Institut Fraunhofer pour les Systèmes Energétiques Solaires (ISE), Soitec, le CEA-Leti et le Centre Helmholtz de Berlin ont conjointement annoncé avoir atteint un nouveau record du monde dans la conversion du rayonnement solaire en électricité, avec une nouvelle structure de cellule solaire à quatre jonctions.

Dépassant la compétition après seulement trois ans de recherche, et s'inscrivant directement dans le peloton de tête de la course à l'efficacité, une nouvelle efficacité record de 44,7 % a été mesurée avec un facteur de concentration de 297. Cela signifie que 44,7 % de l'énergie du spectre solaire, allant de l'ultraviolet jusqu'à l'infrarouge, est convertie en énergie électrique. Il s'agit d'une étape importante dans la poursuite de la réduction des coûts de l'électricité solaire et d'un nouveau pas vers l'obtention d'un taux de 50% d'efficacité.

En mai 2013, l'équipe germano-française du Fraunhofer ISE, de Soitec, du CEA-Leti et du Centre Helmholtz de Berlin avait déjà annoncé une cellule solaire avec un rendement de 43,6 %. Capitalisant sur ce résultat, de nouveaux travaux intensifs de recherche et des étapes d'optimisation ont permis d'atteindre l'efficacité actuelle de 44,7%.

De telles cellules solaires sont utilisées dans les systèmes basés sur la technologie photovoltaïque à concentration (CPV), qui permet d'obtenir dans les régions à fort ensoleillement un rendement deux fois plus élevé que celui des centrales photovoltaïques classiques. Ces cellules solaires, dites cellules III-V à multi-jonctions, sont nées d'une technologie pour des applications spatiales dont l'utilisation terrestre s'est imposée pour obtenir les meilleurs rendements de conversion de l'énergie solaire en électricité. Ces cellules solaires multi-jonctions sont composées de plusieurs jonctions empilées les unes sur les autres à base de différents matériaux semi-conducteurs III-V. Les différentes sous-cellules absorbent différentes gammes d'énergie du spectre solaire.

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DISA SOLAR VA PRODUIRE DES PANNEAUX SOLAIRES ORGANIQUES PAR IMPRESSION

Industrie&Technologies Le 15 février 2012

C’est un grand projet pour Disa Solar : la production prochainement de panneaux solaires organiques dit de troisième génération. Créée en 2009 comme filiale de Disa, un imprimeur graphique sur papier, elle commercialise et distribue aujourd’hui des panneaux solaires de deuxième génération en couches minces CIS et GIS utilisés sur le toit des trains de la SNCF. Mais elle veut maintenant fabriquer ses propres panneaux selon une technologie de cellules solaires organiques développée en partenariat avec l’INES à Chambéry, l’institut de recherche XLIM à Limoges et l’institut de recherche Holst Centre, aux Pays-Bas. Cette technologie offre un rendement de 10 % en labo. Les recherches se poursuivent pour améliorer ce chiffre et surtout allonger la durée avec un objectif de 5 à 10 ans. L’investissement en R&D se monte à près de 20 millions d’euros.

Dans son usine à Limoges, qui emploie 150 personnes, la société dispose d’une ligne pilote qui fabrique des cellules de 5 x 5 cm avec une machine d’impression à jet d’encre de la société française Ceradrop. C’est en effet l’impression à jet d’encre qui a été choisie pour la production de masse de ces panneaux solaires. La machine actuelle est dédiée à la recherche et à la fabrication de prototypes. La production de masse utilisera la prochaine génération de machines en développement chez Ceradrop pour la fabrication en grand volume.

Disa Solar, qui évalue l’investissement total dans ce projet à 50 millions d’euros, veut éviter les produits standard destinés surtout au bâtiment. Elle veut tirer parti de la flexibilité offerte par la technologie d’impression à jet d’encre pour réaliser des produits sur mesure pour les applications de transports (trains, camions, voitures…).

DisaSolar lauréat du Prix de l'innovation industrielle en Limousin

26 Mars 2013 enerzine

DisaSolar, PME française implantée à Limoges et spécialiste du photovoltaïque de 3ème génération – ou photovoltaïque organique – a reçu le 18 mars 2013 le Prix de la PME industrielle innovante pour la région Limousin.

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Solaire CIGS : "Le rendement des cellules au silicium enfin égalé"

enerzine 23 Janv 2013

Des scientifiques de l'Empa** ont développé des cellules solaires à couche mince sur des feuilles de plastique flexible dont le taux de conversion du rayonnement solaire en électricité atteint la nouvelle valeur record de 20,4 %.

Ces cellules solaires, basées sur la technologie des semi-conducteurs CIGS (diséléniure de cuivre-indium-gallium), possèdent un potentiel énorme pour la production à bas prix d'électricité photovoltaïque. La prochaine étape est le transfert vers l'industrie pour une production à grande échelle visant diverses applications.

Un nouveau processus permet de réaliser des cellules solaires CIGS flexibles à haut rendement sur des feuilles de polyimide (polymères colorés).

Pour produire de l'électricité solaire à bon marché les scientifiques et les ingénieurs s'efforcent depuis longtemps de développer des cellules solaires peu coûteuses qui aient à la fois un haut rendement et soient simples à produire en grande quantité. Une équipe de l'Empa sous la direction du Prof. Ayodhya N. Tiwari a effectué une nouvelle percée dans cette direction. Ces chercheurs sont parvenus à considérablement augmenter le taux de conversion du rayonnement solaire en électricité des cellules solaires à couche mince CIGS sur feuilles de plastique flexible pour atteindre un nouveau record avec 20,4 % – une amélioration importante par rapport à l'ancien record de 18,7 % que la même équipe avait établi en mai 2011.

Cette équipe de recherche autour du Prof. Tiwari étudie et développe depuis longtemps déjà diverses technologies des couches minces. Au cours des années, depuis son premier record mondial de 12.8 % en 1999, ce laboratoire et parvenu à améliorer successivement le taux de conversion, ou rendement, des cellules solaires CIGS flexibles à 14.1 % (2005), 17.6 % (2010) et 18.7 % (2011).

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Mise au point de modules CIGS d'un rendement de 14,2 % par TSMC Solar

06 Sept 2012 Enerzine

La compagnie taiwanaise TSMC Solar a annoncé mercredi avoir fabriqué des modules solaires CIGS offrant un rendement de 14,2 % grâce à son activité de R&D et à sa chaîne de production pilote du centre de production hautement automatisé, située à Taichung (Taïwan).

Un processus de certification UL et IEC a été entamé pour ces panneaux CIGS (cuivre, indium, gallium, selenium) qui devraient être disponibles début 2013.

TSMC est également parvenu à améliorer rapidement ses modules en cours de production qui offrent actuellement un rendement constant de 13 %. Forte de ces avancées, la gamme de produits de la série 'TS CIGS' a été rehaussée et comprend désormais des panneaux solaires d'une puissance de 130 à 140 watts.

"Les progrès significatifs que nous avons réalisés depuis le début de la phase de production pilote en mars 2012 témoignent de notre capacité à réaliser des progrès technologiques rapides. Nous sommes convaincus que la priorité donnée aux avancées technologiques va nous permettre de continuer à obtenir des rendements de plus en plus élevés dans les années à venir", a déclaré Ying-Chen Chao, Président de TSMC Solar.

TSMC Solar est une filiale de la société Taiwan Semiconductor Manufacturing, un acteur exerçant sur le segment de la fonderie, spécialisé dans les semi-conducteurs.

Photovoltaïque : IBM améliore le rendement des cellules en couche mince

23 Aout 2012 Usine Nouvelle

Big Blue bat un nouveau record de rendement pour des cellules photovoltaïques en couche mince. Sa cellule CZTS atteint désormais un rendement de 11,1%. Cela reste encore très éloigné des 20% proposés par les traditionnelles cellules en silicium. Mais le système d'IBM aurait d'autres avantages.

Une équipe de scientifiques d'IBM a établi un nouveau record de rendement pour des cellules photovoltaïques en couche mince, tentant ainsi de relancer l'intérêt pour cette technologie. "Les derniers essais de notre cellule CZTS (cuivre, zinc, étain et sélénium) ont permis d'atteindre un niveau de conversion de l'énergie solaire en énergie électrique de 11,1%", expliquent Teodor K. Todorov et David Mitzi, spécialistes du photovoltaïque chez Big Blue.

Il y a un an, en 2011, ce même type de cellule offrait un rendement de 10%, rappelle l'équipe d'IBM qui a réalisé ce record en partenariat avec les sociétés Solar Frontier, Tokyo Ohka Kogyo et DelSolar, spécialistes de l'énergie solaire.

La technologie d'IBM est encore loin d'égaler le système dominant du marché : les cellules cristallines. Basées sur du silicium, elles peuvent atteindre un taux de conversion avoisinant les 20%, soit quasiment le double du système d'IBM. Mais d'ici 5 ans, Teodor K. Todorov et David Mitzi assurent que leur cellule CZTS possédera un rendement équivalent aux technologies concurrentes.
Exploiter des matériaux abondants

Mais le système d'IBM possède d'autres avantages. Le principal est que, par rapport au cristallin, ses cellules en couche mince seraient moins chères à produire. "Le cristallin exige une grande pureté des matériaux (> 99,9999 %). De plus, les plaquettes sont généralement coupées de plus grandes plaques puis câblé en série pour former des modules photovoltaïques. Cela rend leur production difficile et coûteuse", souligne IBM.

Ensuite, par rapport aux autres technologies en couches minces, IBM rappelle que sa cellule CZTS est basée sur des matériaux disponibles abondamment : cuivre, zinc, étain et sélénium. Or, les technologies concurrentes ont recours à des matériaux rares comme le gallium, l’indium ou le tellure, ce qui pose des problèmes de production.

Le photovoltaïques en couche mince arrive trop tard ?

"Dans le domaine des couches minces, ce que présente IBM aujourd'hui est une véritable innovation", commente pour L'Usine Nouvelle, Nicolas Thévenin, co-fondateur de Solaïs, cabinet indépendant d'ingénierie et de conseil spécialisé dans le photovoltaïque. "Mais dans le domaine plus large du photovoltaïque : je ne vois pas de réelle opportunité pour cette technologie à court ou moyen terme, au regard des prix réduits et du haut rendement du cristallin", tempère les responsable.

Il rappelle que la production de cellules cristallines a été largement supérieure à la demande, ce qui a fait considérablement chuter les prix. Et même si le photovoltaïque à base de silicium coûte cher à produire, ses tarifs sont aujourd'hui très compétitifs, car les industriels doivent écouler leurs stocks.

Par conséquent la technologie en couche mince aura du mal, dans le contexte économique actuel, à faire valoir son argument tarifaire. Et avec un rendement encore nettement inférieur, son intérêt risque d'être assez limité. "Il y aura des applications dans certains domaines spécifiques comme par exemple les produits high tech nomades, car la technologie en couche mince est plus facile à déployer. Il s'agit d'une poudre pulvérisée sur un substrat et non d'une cellule rigide comme celles en silicium", conclut Nicolas Thévenin. Reste que pour une utilisation industrielle classique, notamment des centrales au sol, le photovoltaïque en couche mince a donc peu de chance de venir concurrencer le cristallin.