«Nous constatons cette dégradation mais sans la comprendre pleinement»,
déclare-t-elle, expliquant que le rendement de la génération
d'électricité par les cellules solaire diminue avec leur âge.
«Actuellement, cet effet représente jusqu'à 20% de la perte de
rendement, mais les causes restent inconnues. Le secteur essaie de
s'attaquer au problème avec des matériaux de meilleure qualité mais plus
coûteux, ou en utilisant divers dopants pour le silicium, mais à ce
jour sans trouver de solution efficace et économique.»
C'est là que les connaissances du professeur Savin en génie
électronique deviennent utiles: elle a étudié la microélectronique à
l'institut de technologie d'Helsinki (TKK), et elle dirige actuellement
le groupe de physique électronique du département des nano et micro
sciences de la faculté de génie électrique de l'université Aalto en
Finlande.
Un raisonnement au niveau du cuivre
Ces dernières années, on a vu converger les technologies et les
matériaux utilisés en microélectronique et dans les cellules solaires
photovoltaïques (PV) à base de silicium. Le professeur Savin essaie
maintenant d'appliquer ses recherches précédentes pour résoudre un
problème dans ce nouveau domaine.
«Mon idée est que le cuivre présent dans le silicium sous forme
d'impuretés réagit avec la lumière et conduit au déclin du rendement»,
explique-t-elle. «On trouve toujours du cuivre dans le silicium des
grandes cellules PV. Il était présent dès l'origine ou a été introduit
pendant la production. Ce cuivre peut se déplacer et diffuser dans le
silicium, même à température normale.»
«Durant mon doctorat, j'ai étudié le cuivre en microélectronique et
en particulier la contamination du silicium», poursuit-elle.
«J'utilisais la lumière pour rendre le cuivre électriquement actif. Je
voulais déclencher cet effet, mais mon hypothèse est qu'il explique
aussi la dégradation que le secteur photovoltaïque aimerait éviter.
Lorsqu'une cellule photovoltaïque est exposée à la lumière, ses
impuretés de cuivre deviennent électriquement actives, elles se
déplacent et s'accumulent, les amas grossissent, ce qui endommage la
cellule et perturbe la circulation du courant.»
Le groupe de recherche du professeur Savin travaille donc à une
solution qui utilise une charge négative à la surface du silicium, en
exploitant les propriétés isolantes des revêtements oxydés protecteurs
courants sur la plupart des cellules PV. La surface attirera ainsi les
ions de cuivre, les empêchant de s'accumuler et de perturber la
génération d'électricité.
«La dégradation est lente, aussi les expériences doivent durer des
jours», ajoute-t-elle. «Grâce au soutien du CER, nous pouvons nous
concentrer sur ce problème pendant les cinq années qui viennent, avec un
post-doctorant et un doctorant dédiés, et en utilisant les outils
spécialisés du site Micronova pour contrôler le niveau de contamination
par le cuivre.»
Micronova est l'infrastructure de recherche nationale de la Finlande
en matière de micro et de nanotechnologies. Elle dépend du Centre de
recherche technique VTT de Finlande et de l'université Aalto. Ses
équipements dédiés permettent au professeur Savin d'étudier les effets
du cuivre seul sur le silicium, en évitant toute contamination par
d'autres impuretés.
«Ce projet est surtout de la recherche fondamentale, mais la
capacité de production et le marché du photovoltaïque sont déjà très
vastes, il aura donc un grand impact technologique s'il réussit, et les
applications pratiques pourraient suivre assez rapidement»
déclare-t-elle. «D'un autre côté, même si les résultats ne sont pas
applicables à l'échelle industrielle, le fait de mieux comprendre les
bases de cet effet pourrait aussi conduire à de meilleures solutions,
ultérieurement.» Après les énergies hydraulique et éolienne, le solaire
photovoltaïque est la troisième source d'énergie renouvelable, avec plus
de 100GW installés dans le monde. En poursuivant ses travaux, le
professeur Savin pourrait nous rapprocher un peu plus d'une nouvelle ère
de l'énergie, basée sur une électricité fiable et renouvelable.
«J'espère que cette technologie sera utilisée par le secteur mondial du photovoltaïque», conclut-elle.
- Source: Professeur Hele Savin
- Coordinateur du projet: Faculté de génie électrique de l'université Aalto, Finlande
- Titre du projet Riddle of light-induced degradation in silicon photovoltaics
- Acronyme du projet SOLARX
-
Site web de l'institution- Programme de financement du 7e PC (Appel du CER): Subvention de démarrage 2012
- Financement de la CE: 850 000 EUR
- Durée du projet 5 ans
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