Le 28 janvier dernier, des chercheurs du CEA ont annoncé avoir obtenu un rendement de 30,8 % pour leur cellule photovoltaïque tandem pérovskite sur silicium. Un record, pour ce type de cellule, qui vient récompenser plusieurs années d’une collaboration entre le CEA et l’industriel italien 3Sun, du groupe Enel. En outre, la cellule testée mesure 9 cm² (contre 1 cm² généralement) et se rapproche déjà de la taille d’une cellule à usage commercial, facilitant ainsi son industrialisation future.
« Avoir plus de rendement, c’est le nerf de la guerre »
« Nous sommes très fiers, c’est une progression fulgurante qui s’est établie pas à pas », se réjouit David Duca, chef du département des technologies solaires du CEA. Alors que la limite théorique de rendement d’une cellule photovoltaïque classique au silicium se situe aux alentours de 29 %, les chercheurs du CEA se sont orientés dès 2017 sur la technologie tandem pérovskite sur silicium pour espérer dépasser la barre des 30 %. C’est désormais chose faite, avec leur cellule de 9 cm² testée à 30,8 % de rendement.
Ce record pour cette infrastructure de cellule s’est construit au fil des années et d’un partenariat avec 3Sun, dont la gigafactory de production et d’assemblage de panneaux photovoltaïques atteint une capacité de production de 3 GW. En 2017, les premières cellules pérovskite sur silicium du CEA affichaient des rendements de 24,9 %. En 2024, ce rendement a atteint 28,4 %.
« Avoir plus de rendement, c’est le nerf de la guerre », commente David Duca. « C’est recouvrir moins de surfaces et réduire l’artificialisation des sols, par exemple. Ça permet aux centrales photovoltaïques existantes d’augmenter leur productivité de 20 %, dans le cas d’une augmentation du rendement d’environ 28 % à 30 %. C’est un seuil significatif ».
Place à l'industrialisation
La technologie tandem correspond à l’ajout d’une seconde photodiode, ici en pérovskite, sur celle de silicium de la cellule photovoltaïque. La cellule tandem voit alors sa plage d’absorption des photons émis par le Soleil augmenter, et avec elle son rendement.
En théorie, David Duca estime que l’architecture tandem pérovskite sur silicium permettrait un rendement maximum aux alentours de 40 %. Un objectif à long terme pour les chercheurs du CEA, mais pas une priorité absolue : il est désormais nécessaire, d’après le chercheur, d’imaginer l’industrialisation de cette technologie.
« Derrière ce résultat, nous savons très bien que le travail qui reste à accomplir est focalisé sur la performance, sur la mise à l’échelle et sur la fiabilité de notre technologie. Il y a encore quelques points de rendement à aller gagner, bien sûr, grâce à des astuces technologiques. Mais nous devons développer des technologies compatibles avec un usage sur de grandes surfaces, et utilisables à rendement constant par les industriels », précise David Duca. D’après lui, 3 à 5 ans de développement seront encore nécessaires avant d’imaginer la commercialisation de leur cellule tandem.
