Lundi, des chercheurs de la Société Fraunhofer et de l’Institut Carnot se sont vu remettre le Prix franco-allemand de l’économie 2011 pour la mise au point de matériaux réutilisables qui entreront dans la fabrication de cellules photovoltaïques à hétérojonction équipées de semi-conducteurs III-V.
Les technologies solaires sont en plein essor. Les toits se couvrent de panneaux photovoltaïques, et de grandes centrales produisent de plus en plus d’électricité solaire injectée dans le réseau public. Les cellules à hétérojonction sont deux fois plus efficaces que la plupart des dispositifs classiques au silicium, avec un rendement record de 43 %. Le principe est le suivant : ces cellules comportent plusieurs couches de semi-conducteurs superposées qui, ensemble, convertissent la totalité du spectre solaire en électricité. Cette technologie est utilisée dans le photovoltaïque à concentration. En effet, les concentrateurs sont équipés de lentilles qui captent le rayonnement solaire et le redirigent vers de minuscules cellules photovoltaïques après l’avoir amplifié 500 fois.
Ces systèmes permettent aux centrales solaires de produire de l’électricité en quantité très importante dans les régions exposées à un fort ensoleillement. Ils sont fabriqués entre autres par l’entreprise SOITEC Solar GmbH, une ancienne antenne de l’Institut Fraunhofer pour les systèmes énergétiques solaires (ISE) de Fribourg-en-Brisgau.
Les cellules photovoltaïques à hétérojonction se composent d’une trentaine de couches de semi-conducteurs empilées sur des cristaux très purs de germanium ou d’arséniure de gallium. Cependant, ces matériaux sont extrêmement onéreux. Aussi l’ISE et le Laboratoire d’électronique des technologies de l’information de l’Institut Carnot (CEA-LETI), à Grenoble, ont-ils créé un partenariat franco-allemand afin de mettre au point des substituts adaptés à ce type de cellule.
Les chercheurs ont remplacé les matériaux classiques par des substituts réutilisables. Il est possible d’en dissocier les cellules photovoltaïques, ce qui n’était pas le cas avec les cristaux de germanium ou d’arséniure de gallium. Après avoir retraité ces matériaux, les scientifiques peuvent ainsi y placer de nouvelles cellules, ce qui permet de réaliser une économie potentielle de 20 %.
« Le projet SolarBond fédère les compétences de deux instituts de haute technologie », explique Frank Dimroth, chef de département à l’ISE. « Le CEA-LETI et l’ISE sont respectivement en pointe dans la microélectronique et les systèmes photovoltaïques. » Les chercheurs français ont développé les matériaux de substitution et les ont adaptés aux exigences des cellules photovoltaïques à hétérojonction. De leur côté, leurs confrères allemands ont placé les cellules solaires sur ces matériaux et les ont traitées pour en faire des produits finis. Les scientifiques travaillent en étroite coopération avec l’entreprise française SOITEC. Ainsi, les nouvelles cellules photovoltaïques entreront bientôt dans la fabrication des concentrateurs commercialisés par SOITEC.
Les chercheurs ont été récompensés pour ce projet de recherche international. Le 5 décembre, ils ont reçu le Prix franco-allemand de l’économie 2011, décerné par la Chambre franco-allemande de commerce et d’industrie (CFACI), à Paris. Ce prix met régulièrement à l’honneur les bonnes pratiques franco-allemandes des deux dernières années écoulées. Il est placé sous le haut patronage de Philipp Rösler, ministre fédéral de l’Économie et de la Technologie, et de son homologue français François Baroin.
SolarBond est l’un des 26 projets subventionnés par le programme « Inter Carnot Fraunhofer ». Ce dernier, né d’une coopération entre le ministère allemand de la Recherche, la Société Fraunhofer et l’Agence nationale de la Recherche, vise à favoriser la création de partenariats stratégiques entre les organisations scientifiques et les entreprises françaises et allemandes.
