Recherche et développement

PV Alliance est une société entièrement dédiée à la recherche et à l’innovation dans le domaine des cellules photovoltaïques à haut rendement.

L’objectif économique et sociétal de PV Alliance est d’obtenir à l’horizon 2015 un coût du watt solaire extrêmement compétitif, avec l’ambition de proposer une filière 100% énergie renouvelable au même prix que les énergies classiques utilisées actuellement.

Les équipes de chercheurs de PV Alliance, associés aux équipes de l’Institut National de l’Energie Solaire poursuivent cette feuille de route pour une énergie solaire très compétitive à partir de deux grands programmes de recherche :

  • La mise au point d’une filière à base de silicium d’origine métallurgique, potentiellement trois fois moins cher que le silicium d’origine électronique utilisé actuellement.
  • L’introduction des nanotechnologies pour augmenter le rendement photovoltaïque. Le premier objectif court terme étant de produire au moins 30% de watt solaire supplémentaire par unité de surface, par rapport aux technologies classiques actuelles.

  1. La filière photovoltaïque à haut rendement à partir du silicium d’origine métallurgique :

    Pour réduire le coût du watt solaire il serait idéal d’utiliser un silicium très abondant et peu cher tel que celui utilisé pour les applications de la métallurgie. Malheureusement un tel silicium chargé en impuretés métalliques ou dopantes limite grandement le rendement photovoltaïque des cellules solaires. [ lire la suite ]

    En effet les paires électrons-trous générées par le rayonnement solaire sont majoritairement piégées par les défauts et les impuretés du matériau ce qui réduit la puissance délivrée par la photopile.

  2. Comment dans ces conditions convertir l’énergie solaire aussi bien que les concurrents mais avec un matériau moins cher ?

    Les chercheurs de PV Alliance envisagent de pouvoir obtenir rapidement des cellules à haut rendement, supérieur à 15% avec ce silicium d’origine métallurgique. [ lire la suite ]

    En effet, les recherches les plus récentes de L’INES ont permis des avancées décisives dans le domaine de la purification du silicium métallurgique ainsi que dans le domaine de la neutralisation et de la passivation des défauts du matériau. A l’échelle du laboratoire des briques de procédés complètes ont été développées pour adapter la filière photovoltaïque aux enjeux spécifiques du silicium métallurgique. La ligne pilote opéré par PV Alliance, de par sa flexibilité et de par sa capacité opérationnelle permettra rapidement de combiner l’ensemble de ces briques en un processus de fabrication complet de prototypes à haut rendement à l’échelle de 25 MW par an.

  3. L’introduction des nanotechnologies pour atteindre le très haut rendement photovoltaïque.

    Didon, reine de Carthage, nous enseigne comment obtenir un résultat inattendu et extraordinaire à partir d'un objet usuel. Il suffit de changer radicalement la forme de cet objet grâce à la miniaturisation extrême d'au moins une de ses dimensions.
    Ainsi en partant d'une surface aussi réduite qu'une peau de boeuf la princesse Phénicienne put fonder une cité pour son peuple.
    Débarquée sur les côtes de l'actuelle Tunisie, vers 814 av. J.-C., elle obtient pacifiquement des terres par un accord ingénieux avec le seigneur local : elle obtint une terre pour s'établir « autant qu'il en pourrait tenir dans la peau d'un boeuf ». [ lire la suite ]

    Elle choisit alors pour fonder sa ville une péninsule qui s'avançait dans la mer et fait découper une peau de b?uf en lanières extrêmement fines. Mises bout à bout, elles délimitent l'emplacement de ce qui deviendra plus tard la grande Carthage.

    De nos jours à partir des nano technologies disponibles, on peut obtenir des objets ou des couches d’une dimension de quelques nanomètres. Cette modification de la forme et de l’échelle du matériau, conduit à la fois à une multiplication de la surface de silicium disponible pour capter l’énergie solaire et conduit également à une modification fondamentale de ses propriétés optiques et électroniques qui sont à cette échelle dominées par les phénomènes quantiques.

    Le silicium permet alors de mieux collecter la lumière et de la convertir en énergie électrique de façon bien plus efficace.

    En effet la théorie quantique prévoit à l’échelle du nanomètre une relation directe entre le diamètre du nano objet de silicium et sa structure de bande électronique. Alors que la structure électronique du silicium massique ne permet d’absorber qu’une partie du spectre solaire - dans la plage de longueur d’onde correspondant le mieux à la structure de bande du matériau - la combinaison de couches nano-structurées efficaces de façon complémentaire sur toutes la plage de longueur d’onde permettra d’absorber la quasi-totalité du spectre solaire.

    Les cellules photovoltaïques ainsi obtenues pourront viser des rendements deux fois supérieurs aux rendements des cellules actuelles. Le premier jalon du programme table sur 30% d’énergie solaire en plus par unité de surface.