Dans le domaine en pleine expansion de la technologie photovoltaïque, les jonctions hétérojonction (HJT) et les contacts passivés à l'oxyde tunnel (TOPCon) ont longtemps été au cœur des préoccupations. Cependant, l'introduction des matériaux pérovskites a suscité un intérêt croissant pour l'association des HJT et des pérovskites, grâce à ses avantages uniques, devenant ainsi un sujet d'actualité dans l'industrie solaire. Cet article explore les atouts de cette combinaison par rapport aux TOPCon et analyse comment elle contribue à façonner l'avenir de la technologie photovoltaïque.
1. Introduction à la technologie HJT
La cellule HJT est reconnue pour son rendement de conversion photoélectrique élevé et ses excellentes performances en faible luminosité. Elle forme une hétérojonction en déposant une fine couche de silicium amorphe sur un substrat de silicium cristallin, ce qui réduit la recombinaison de surface et améliore la tension en circuit ouvert et le courant de court-circuit de la cellule.
2. Défis liés à la technologie TOPCon
La technologie TOPCon assure la passivation de surface en déposant une couche d'oxyde et une couche de silicium polycristallin sur la surface de la cellule, réduisant ainsi les pertes par recombinaison. Cependant, l'amélioration du rendement de TOPCon se heurte à des difficultés, notamment la complexité des procédés, la maîtrise des coûts et la difficulté d'accroître encore son efficacité.
3. Le rôle des matériaux pérovskites
Les matériaux pérovskites sont idéaux pour améliorer le rendement des cellules solaires grâce à leur coefficient d'absorption élevé, leur bande interdite ajustable et leur aptitude à être mis en œuvre par voie liquide. En combinant la pérovskite avec la technologie HJT, il est possible de tirer parti du rendement élevé de cette dernière et de l'améliorer encore grâce aux propriétés d'absorption à large spectre de la pérovskite.
4. Avantages de la technologie HJT combinée à la pérovskite
a. Efficacité de conversion photoélectrique supérieure :L'ajout de pérovskite élargit considérablement la réponse spectrale des cellules HJT, augmentant ainsi le nombre de porteurs photogénérés. Avec une limite d'efficacité théorique de 27,5 %, les cellules HJT surpassent déjà les technologies photovoltaïques traditionnelles. La structure à hétérojonction, composée de couches alternées de silicium amorphe et cristallin, maximise l'absorption de la lumière, améliorant ainsi le rendement de conversion énergétique.
b. Meilleure stabilité :Les cellules HJT offrent non seulement un rendement supérieur, mais aussi une stabilité accrue. La structure tandem HJT-pérovskite conserve un rendement plus élevé sur le long terme, contrairement à la TOPCon-pérovskite qui, malgré des coûts de production inférieurs, peine à égaler le rendement de la HJT.
c. Processus de fabrication simplifié :La mise en œuvre en solution des matériaux pérovskites permet de réduire les coûts de fabrication, un facteur essentiel pour diminuer le coût actualisé de l'électricité (LCOE). Les cellules HJT présentent également un avantage en matière de fabrication : elles utilisent le dépôt chimique en phase vapeur (CVD) à basse température pour déposer les couches de silicium amorphe, suivi d'un oxyde conducteur transparent (TCO) et de couches de silicium amorphe de type p ou n. Ce procédé simplifié réduit les coûts et améliore les rendements par rapport au procédé de recuit à haute température de TOPCon, qui augmente les coûts de production et la variabilité de la qualité.
d. Production respectueuse de l'environnement :Les matériaux pérovskites offrent un procédé de fabrication plus respectueux de l'environnement, car ils ne font pas appel à des éléments toxiques ou rares. Contrairement à certains matériaux photovoltaïques qui nécessitent des éléments dangereux comme le plomb ou le cadmium, les pérovskites sont exemptes de ces toxines, réduisant ainsi les risques environnementaux et sanitaires. De plus, leur production ne dépend pas d'éléments rares, dont l'extraction peut nuire à l'environnement. Enfin, elle consomme moins d'énergie, ce qui entraîne une diminution des émissions de carbone.
En conclusion, la combinaison de HJT et de pérovskite représente une voie prometteuse pour les futurs progrès photovoltaïques, ses avantages en termes d'efficacité, de stabilité, de rentabilité et de durabilité environnementale surpassant TOPCon à bien des égards.
