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La rentabilité d’une cellule solaire dépend en grande partie de la structure des couches de cristal.
« L‘énergie solaire est à mon avis une des énergies du futur », pense le Dr. Siebentritt, qui se confronte avec cette thématique déjà depuis de nombreuses années. Une chose est claire pour la chercheuse : « Soit nous parvenons à nous reconvertir aux énergies renouvelables, soit la société, telle qu’elle se présente aujourd’hui, n’a plus la moindre chance. »
À l’Université du Luxembourg, on effectue des recherches sur le perfectionnement des cellules solaires en couche mince. Celles-ci ne sont pas encore aussi performantes que les cellules habituelles en silicium, mais ce n’est plus qu’une question de temps.
Mais elles proposent d’ores et déjà plusieurs avantages déterminants : elles sont approximativement 100 x plus minces, à peine 0.2 mm d’épaisseur, que leurs prédécesseurs qui avaient l’air presque lourdaud. D’une part, cela facilite nettement la manipulation, et, d’autre part, cela permet aussi de grosses économies en termes de matériaux, d’énergie et de coûts de fabrication.
Erreurs souhaitées avec les cellules solaires
La rentabilité d’une cellule solaire dépend en grande partie de la structure des couches de cristal. Le secret ? Les défectuosités, les erreurs naturelles dans la construction des cristaux. « Un cristal parfait ne peut en aucun cas devenir une cellule solaire. Il faut y intégrer des dérangements. Ceci dit, l’on ignore encore quels dérangements structurels sont avantageux et quels sont ceux qui sont défavorables », explique la chercheuse.
Son équipe examine de telles défectuosités à la loupe et amorce ainsi une pierre angulaire de la technique solaire. Car s’ils réussissent à mettre en liaison les défectuosités respectives avec leurs effets, ils parviendront à produire par la croissance contrôlée des couches de cristal une qualité inédite à ce jour.
CIS contre kesterit
Concrètement, le groupe effectue des recherches sur les cellules CIS et les cellules Kesterit, lesquelles sont fabriquées à partir de différents matériaux. En moment, les cellules CIS demeurent plus rentables, mais l’élément nécessaire à leur fabrication, l’indium, est relativement rare et cher.
Dans sa construction, le kesterit ressemble aux cristaux CIS, mais il présente l’avantage que ses éléments de base sont largement disponibles et, de plus, non toxiques. Les cellules luxembourgeoises en kesterit ne cessent de s’améliorer, explique Susanne Siebentritt: "Nous obtenons des degrés d'efficacité qui sont parmi les meilleurs d'Europe."
Illustrations (uniquement en Allemand): Liza Glesener
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Recette : prenez un petit morceau de vitre incisée recouverte de molybdène et enduisez-le de chalcopyrite. Chauffez au four à 500°C jusqu’à ce que la couche soit bien cristallisée. Ensuite, découpez en position légèrement décalée par rapport à l’incision des vitrages des fenêtres. Répétez le processus avec de l’oxyde de zinc et recouvrez d’une feuille en verre.
Pour le Dr. Susanne Siebentritt, directrice du département photovoltaïque de l’Université du Luxembourg, la « cuisson » de cellules solaires fait partie du quotidien. Mais les choses ne sont pas aussi faciles que dans la description ci-dessus. La métallisation des différentes couches nécessite une technologie complexe et des machines coûteuses. À l’Université du Luxembourg, deux colosses de métal et une installation de plus petite taille utilisent trois méthodes différentes pour former les couches de cristal, la partie la plus importante des cellules solaires.
