La couche de recombinaison tunnel augmente l’efficacité des cellules solaires tandem

L’équipe du professeur Ye Jichun de l’Institut de technologie et d’ingénierie des matériaux de Ningbo (NIMTE) de l’Académie chinoise des sciences (CAS), ainsi que des chercheurs de l’Université de Soochow, ont développé une couche de recombinaison tunnel en silicium polycristallin pour le contact passivant pérovskite/oxyde de tunnel ( TOPCon) de cellules solaires tandem en silicium (TSC), qui ont atteint un excellent rendement et une grande stabilité.

L’étude a été publiée dans Énergie naturelle.

En raison de leur efficacité théoriquement ultra-élevée et de leurs avantages en termes de coûts, les TSC pérovskite/silicium offrent des perspectives prometteuses dans l’industrie photovoltaïque et ont attiré une attention considérable. Les efforts précédents visant à accroître l’efficacité des appareils se sont principalement concentrés sur l’amélioration de la sous-cellule supérieure, laissant ainsi beaucoup de place à l’amélioration.

La couche de recombinaison, qui sert de contact électrique entre les sous-cellules supérieure et inférieure, joue un rôle essentiel dans la poursuite des progrès en matière d’efficacité.

Dans cette étude, les chercheurs ont développé une couche de recombinaison tunnel en silicium polycristallin (poly-Si) qui a été incorporée dans une cellule tandem en pérovskite/silicium TOPCon. Grâce à une stratégie de recuit en deux étapes, la diffusion des dopants au bore et au phosphore pourrait être efficacement limitée, conférant au dispositif d’excellentes performances de passivation et de contact.

Comparée à la couche d’oxyde conductrice transparente conventionnelle, cette nouvelle couche de recombinaison tunnel présente une adsorption plus forte sur le poly-Si (p⁺) substrats et un transport et une extraction plus efficaces des porteurs de charge pour les sous-cellules supérieures de pérovskite.

Ce dispositif tandem nouvellement développé a atteint une efficacité de conversion photoélectrique remarquable de 29,2 %, ce qui est l’une des valeurs les plus élevées rapportées à ce jour pour les TSC pérovskite/TOPCon. De plus, l’appareil peut conserver 85 % de son efficacité initiale après 500 heures de suivi continu du point de puissance maximale, ce qui indique une grande stabilité.

Selon les chercheurs, les simulations par éléments finis ont permis de mieux comprendre les mécanismes de transport et de tunneling des transporteurs. De plus, des analyses pertinentes ont révélé que la concentration dopante en poly-Si affecte les performances des TSC pérovskite/silicium.

Cette étude pourrait éclairer le développement et l’industrialisation ultérieurs de TSC pérovskite/silicium à haut rendement et des dispositifs tandem associés.