Des scientifiques de l’Institut coréen de recherche énergétique (KIER) ont développé une cellule solaire ultra-mince semi-transparente et bifaciale à base de cuivre, d’indium, de gallium et de sélénium (CIGS) avec un rendement de 10,5 % et une transmittance visible moyenne de 12,3 %.
La cellule, qui est censée convenir aux applications de fenêtres génératrices d’énergie, a été construite grâce à un processus de co-évaporation en une seule étape caractérisé par une vitesse d’évaporation constante des éléments ainsi qu’une température de dépôt constante pendant le dépôt du film. Ceci, selon les chercheurs, permet un contrôle précis de l’épaisseur du film et de la composition chimique de l’absorbeur CIGS ultramince déposé.
« De plus, la simplicité et la rapidité de ce processus peuvent augmenter considérablement le temps de fonctionnement du système de dépôt CIGS, entraînant une réduction des coûts de fabrication et une amélioration du rendement de la productivité », ont-ils déclaré, ajoutant que le processus est particulièrement conçu pour développer des cellules à contacts arrière à oxyde conducteur transparent (TCO).
Le groupe coréen a ainsi construit la cellule avec deux types de contacts arrière TCO, l’un basé sur un film texturé de 650 nm d’épaisseur en oxyde d’étain (IV) dopé F (SnO2:F) et un autre basé sur un film plat de 200 nm d’épaisseur, en oxyde d’indium et d’étain (In2O3:Sn). « Chaque métal élémentaire a été déposé simultanément à des taux d’évaporation calculés, et l’épaisseur des films CIGS a été contrôlée à 200, 300 et 400 nm en faisant varier le temps de dépôt », a-t-il expliqué.
Une couche de polydiméthylsiloxane texturé (PDMS) avec des propriétés de diffusion de la lumière et antireflet a été appliquée à la cellule pour améliorer l’absorption de la lumière. L’appareil avec le film In2O3:Sn s’est avéré avoir le facteur de remplissage (FF) et la tension en circuit ouvert (VoC) les plus élevés ainsi que les meilleures performances avec les valeurs mentionnées ci-dessus pour l’efficacité de conversion et la transmittance visible moyenne. « La couche de PDMS texturée a atténué les pertes de réflexion importantes sur la surface de l’appareil tout en améliorant le piégeage de la lumière à l’intérieur, ce qui a entraîné une augmentation du courant de court-circuit (JSC) sans affecter négativement les COV et les FF, ont souligné les universitaires. La couche de PDMS texturée a un facteur de trouble élevé de plus de 90 %, une transmittance optique élevée de plus de 80 % dans la gamme de longueurs d’onde de 350 à 1 100 nm et une faible réflectance optique de moins de 10 % ».
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