L’EPFL et le CSEM établissent un record mondial d’efficacité pour les cellules solaires à triple jonction

Des chercheurs du Laboratoire de photovoltaïque et couches minces électroniques (PV-Lab) de l’EPFL et du CSEM ont établi un nouveau record mondial d’efficacité des cellules solaires, atteignant une efficacité de conversion de puissance certifiée de 30,02% pour une cellule solaire à triple jonction. Ce résultat, publié dans Nature, dépasse le précédent record certifié de 27,1% et constitue une étape majeure dans la course mondiale vers une technologie photovoltaïque hautement efficace et peu coûteuse.

Le dispositif combine une cellule inférieure en silicium avec deux cellules pérovskite en couches minces déposées au-dessus, formant une architecture à triple jonction qui capte une gamme plus large du spectre solaire que les cellules conventionnelles à jonction simple ou en tandem. L’équipe a résolu deux limitations persistantes de cette architecture, une tension insuffisante dans la cellule supérieure et une génération de courant limitée dans la cellule intermédiaire, grâce à trois innovations ciblées : une molécule qui guide la formation des cristaux de pérovskite et élimine les défauts, une nouvelle méthode de fabrication améliorant l’absorption de la lumière proche infrarouge, et des nanoparticules qui réfléchissent la lumière solaire supplémentaire vers la cellule intermédiaire pour augmenter la production de courant.

Cette réalisation est particulièrement significative car la pérovskite et le silicium sont sensiblement moins coûteux à fabriquer que les cellules semi-conductrices III-V actuellement utilisées dans les applications spatiales, qui atteignent jusqu’à 37% d’efficacité mais coûtent environ 1’000 fois plus cher par watt. La nouvelle architecture approche les performances spatiales à une fraction du coût, l’équipe de recherche identifiant une voie potentielle vers des photovoltaïques multi-jonctions industriellement viables pour des applications de service public, résidentielles et spatiales.

Ce résultat s’appuie sur une décennie de recherche photovoltaïque soutenue menée à Neuchâtel par le CSEM et l’EPFL, qui ont précédemment établi des records d’efficacité pour les cellules en tandem pérovskite-silicium. Le CSEM, pilier du cluster de technologie de précision et de cleantech du canton, poursuivra avec l’EPFL l’exploration de stratégies de montée en échelle et de tests de durabilité en vue d’une intégration commerciale.

La recherche a bénéficié du soutien du programme Horizon de l’Union européenne, de l’Office fédéral de l’énergie, du Fonds national suisse de la recherche scientifique et du Secrétariat d’État à la formation, à la recherche et à l’innovation (SEFRI), témoignant du soutien institutionnel large derrière l’élan suisse en matière d’innovation solaire.