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En résumé
- L’IPVF et l’Université technique de Delft (TU Delft) ont atteint un rendement record de 31 % sur une cellule solaire tandem pérovskite-silicium de 4 cm².
- La prouesse repose sur un procédé de dépôt à l’air ambiant, beaucoup plus proche de la production industrielle que les méthodes de laboratoire.
- Le gain de performance vient de trois leviers : une cellule de silicium nanotexturé, un réglage fin de l’encre pérovskite et l’ajout d’un revêtement antireflet.
- En un an, l’équipe est passée de 24 % à 31 %, un bond spectaculaire vers la commercialisation.
- Prochaine étape : transférer ces innovations vers des modules de plus grande surface exploitables à l’échelle industrielle.
Pourquoi un rendement de 31 % marque un tournant
Pour comprendre l’importance de ce résultat, il faut rappeler une limite physique bien connue des panneaux classiques. Une cellule en silicium seul plafonne autour de 26 à 27 % de rendement en pratique, et ne peut théoriquement pas dépasser environ 29 %. Cette barrière vient du fait que le silicium n’exploite qu’une partie du spectre lumineux. Le reste de l’énergie solaire est tout simplement perdu, dissipé en chaleur ou non absorbé.
La technologie tandem contourne cet obstacle en empilant deux matériaux. Une couche supérieure de pérovskite capte les longueurs d’onde bleues et vertes, tandis qu’une couche inférieure de silicium récupère le rouge et le proche infrarouge. En additionnant ces deux récoltes, on dépasse largement le plafond du silicium seul. C’est exactement ce que l’IPVF et la TU Delft viennent de réaliser avec leur dispositif deux terminaux (2T) de 4 cm².
Solaire et éolien : pourquoi les investisseurs prennent peur ?
Pour situer cette performance, il faut savoir que plusieurs équipes ont déjà franchi la barre des 30 % ces dernières années. Le chinois LONGi revendique même un record de 33 % sur une cellule tandem 2T de grande surface. Mais une grande partie de ces prouesses repose sur des méthodes de dépôt de laboratoire, lentes, coûteuses et difficiles à reproduire en usine. C’est précisément là que le travail franco-néerlandais se distingue.
Le vrai exploit : une fabrication pensée pour l’industrie
L’élément le plus marquant de cette annonce n’est pas le chiffre lui-même, mais la méthode employée pour l’obtenir. La couche de pérovskite a été déposée par un revêtement à fente à l’air ambiant, une technique appelée slot-die coating. Concrètement, l’encre pérovskite est étalée de façon continue, sans recourir à un environnement sous vide ou à une atmosphère contrôlée hors de prix.
Chandralina Patra, chercheuse postdoctorale à l’IPVF et à l’École Polytechnique, insiste sur ce point. Selon elle, le résultat le plus important n’est pas l’efficacité atteinte, mais le fait qu’elle ait été obtenue grâce à ce dépôt à l’air ambiant, un procédé bien plus proche de la réalité d’une chaîne de production. Démontrer un tel niveau de performance avec une méthode industrialisable constitue, selon elle, une étape clé vers la commercialisation.
Cette nuance est capitale. Un rendement de 31 % obtenu dans des conditions impossibles à reproduire à grande échelle reste une curiosité scientifique. Le même rendement obtenu avec un procédé transposable en usine devient une promesse économique concrète pour les fabricants de panneaux.
Comment l’équipe a gagné sept points en un an
Le bond réalisé est impressionnant. L’an dernier, la même équipe rapportait une efficacité de 24 % sur des dispositifs tandem monolithiques de 10 cm², en utilisant des cellules de silicium à hétérojonction planaire développées au LPICM (CNRS – École Polytechnique). Ces cellules à fond plat souffraient toutefois de pertes par réflexion qui limitaient la quantité de courant produite.
Le passage de 24 % à 31 % s’explique par trois améliorations combinées, que résume le tableau suivant.
| Levier d’amélioration | Rôle dans le gain de performance |
|---|---|
| Cellule de silicium nanotexturé (TU Delft) | Réduit les pertes par réflexion et piège mieux la lumière entrante |
| Réglage fin de l’encre pérovskite et du procédé | Optimise la qualité et l’uniformité de la couche supérieure |
| Revêtement antireflet | Augmente la quantité de lumière effectivement absorbée |
La contribution néerlandaise s’est concentrée sur le silicium nanotexturé. Le Dr Liqi Cao, chercheur à la TU Delft, explique que le travail a porté sur des nano-textures avancées associées à des traitements plasma sur mesure, afin d’améliorer la qualité de la jonction de recombinaison. Cette jonction, où les deux cellules se connectent électriquement, est un point critique pour tout dispositif tandem performant. En combinant ce silicium nanotexturé avec les cellules supérieures en pérovskite déposées à l’air ambiant, l’équipe a pu pousser l’efficacité au-delà de 30 %.
Ce que cela change pour l’avenir du photovoltaïque
Gilles Goaer, directeur technique de l’IPVF, résume l’enjeu sans détour. Atteindre 31 % d’efficacité sur une cellule tandem 2T de 4 cm², avec des procédés de fabrication tous compatibles avec une montée en échelle industrielle, représente selon lui une avancée significative vers la prochaine génération de technologies photovoltaïques.
L’intérêt pratique est facile à saisir. À surface égale, une cellule tandem produit davantage d’électricité qu’un panneau silicium classique. Pour un particulier comme pour un exploitant de parc solaire, cela signifie plus de production sur une même toiture ou un même terrain, et donc un coût du kilowattheure réduit. Si vous souhaitez comprendre en profondeur ce qui distingue un panneau performant d’un panneau ordinaire, notre guide complet sur le rendement d’un panneau solaire détaille les critères qui comptent vraiment au moment de choisir.
Les travaux ne s’arrêtent évidemment pas là. L’IPVF et ses partenaires continuent d’approfondir la compréhension scientifique des mécanismes qui rendent ces hauts rendements possibles. Surtout, l’institut mène désormais les efforts pour transférer ces innovations vers des dispositifs de plus grande surface et des modules industriels réellement exploitables. Le défi consiste à conserver ces performances en passant de quelques centimètres carrés à des panneaux de plusieurs mètres carrés, l’écueil sur lequel butent encore de nombreuses technologies prometteuses.
Reste la question de la durabilité, le talon d’Achille historique de la pérovskite, plus sensible à l’humidité et à la chaleur que le silicium. C’est sur ce terrain que se jouera la véritable bataille de l’industrialisation. Mais avec cette démonstration, l’IPVF et la TU Delft prouvent qu’une efficacité de pointe et une fabrication réaliste ne sont plus incompatibles. Le tandem pérovskite-silicium n’est plus une promesse de laboratoire : il frappe désormais à la porte de l’usine.
