Photovoltaïque : les panneaux solaires de cet ingénieur battent des records d'efficacité
Yifeng Chen, vice-président adjoint de la technologie chez Trina Solar, dirige l'équipe qui établit des records mondiaux d'efficacité dans les panneaux solaires, révolutionnant l'industrie photovoltaïque avec des innovations et des technologies de pointe.
Quand Yifeng Chen était adolescent à Shantou, en Chine, au début des années 2000, il a vu une émission de télévision qui l'a laissé sans voix. L'émission présentait des panneaux solaires sur les toits en Allemagne, expliquant comment ils produisaient de l'électricité pour alimenter les bâtiments et permettaient aux propriétaires de vendre l'énergie excédentaire aux compagnies d'électricité, gagnant ainsi de l'argent.
Aujourd'hui, Chen est vice-président adjoint de la technologie chez Trina Solairel'une des plus grandes entreprises manufacturières de panneaux photovoltaïques dans le monde, dont le siège est à Changzhou, en Chine. Il dirige l'équipe de recherche et développement de l'entreprise, qui a établi plus de deux douzaines de records mondiaux en matière d'efficacité et de production d'énergie solaire.
Les panneaux solaires commerciaux atteignent actuellement généralement un rendement de 20 %, parvenant à convertir un cinquième de la lumière solaire capturée en électricité. L'équipe de Chen tente d'augmenter cette efficacité en se concentrant suroptimisation des conceptions de cellules solaires, en utilisant notamment la technologie de émetteur passivé et cellule arrière (PERC), la norme industrielle pour les panneaux solaires.
Inventé en 1983, le PERC est utilisé dans près de 90 % des panneaux solaires actuellement disponibles sur le marché. Ils intègrent des revêtements à l'avant et à l'arrière pour mieux capter la lumière du soleil et réduire les pertes d'énergie, à la fois en surface et lorsque la lumière traverse la cellule. Ces couches de passivation, constituées de matériaux tels que le nitrure de silicium, l'oxyde de silicium et l'oxyde d'aluminium, maintiennent séparés les électrons libres chargés négativement et les trous d'électrons chargés positivement, les empêchant de se combiner à la surface et de gaspiller de l'énergie.
Chen et son équipe ont développé plusieurs moyens d'augmenter les performances des panneaux PERC, atteignant une efficacité record de 24,5% en 2022. L’une des technologies est un revêtement antireflet multicouche ce qui aide les panneaux solaires à capter plus de lumière. Ils ont également créé des lignes de métallisation extrêmement fines pour collecter et transporter le courant électrique et aider à capter davantage de lumière solaire. De plus, ils ont développé une méthode avancée pour poser des bandes de métal conducteur qui traversent la cellule solaire, appelées barres omnibus. Les experts prévoient que l'efficacité maximale de la technologie PERC sera bientôt atteinte, avec un maximum de 25%.
La révolution des panneaux solaires TOPCon
Ces dernières années, Chen et son groupe ont travaillé sur la technologie de contact passivé à l'oxyde tunnel (TOPCon). Une cellule TOPCon utilise une fine couche de matériau isolant « oxyde tunnel » – généralement de l’oxyde de silicium – appliquée à la surface de la cellule solaire. Semblable aux couches de passivation des cellules PERC, l’oxyde tunnel empêche les électrons libres et les trous électroniques de se combiner et de gaspiller de l’énergie.
En 2022, Trina a créé un panneau de type TOPCon avec un record d'efficacité de 25,5% et récemment, la société a annoncé qu'elle avait atteint un record de 740,6 watts pour un module solaire TOPCon produit en série. Pour atteindre cette performance pour leurs panneaux TOPCon, Chen et son équipe ont optimisé les processus de fabrication, notamment la cuisson induite par laser, dans laquelle un laser chauffe une partie de la cellule solaire et crée des liaisons entre les contacts métalliques et la plaquette de silicium. Les connexions qui en résultent sont plus fortes et mieux alignées, améliorant ainsi l’efficacité, comme l’explique Chen :
Nous essayons de nous améliorer continuellement pour capter juste un peu plus de lumière solaire. Obtenir 1 ou 2 % d’efficacité en plus est énorme. Ces petites augmentations peuvent sembler minimes, mais à grande échelle, ces petites améliorations créent une grande valeur en termes d’économie, de durabilité et de valeur pour la société.
À mesure que l’efficacité des cellules solaires augmente et que les prix diminuent, Chen prédit que l’énergie solaire continuera de croître dans le monde. La Chine est actuellement le leader mondial en termes de capacité installée d’énergie solaire, représentant environ 40 % de la capacité mondiale. Les États-Unis occupent la deuxième place, avec 12 %, selon un rapport Rystad Energy de 2023. Le rapport prédit que la capacité solaire de la Chine, à 500 gigawatts en 2023, dépassera 1 térawatt d'ici 2026.
Source: TrinaSolar
