Des scientifiques de l’institut de recherche français CEA-Liten ont récemment mis en lumière des mécanismes cruciaux de dégradation induite par les UV dans les cellules solaires hétérojonction (HJT). Selon leurs travaux, la migration de l’hydrogène dans les couches sélectives serait un facteur déterminant de cette dégradation, faisant ressortir la nécessité de recherche continue dans l’optimisation des technologies photovoltaïques. Les résultats de cette étude portent une attention particulière à l’amélioration de la durabilité et de la performance des cellules solaires à long terme.
Mécanismes de dégradation identifiés
Au cours de leur recherche, les scientifiques ont examiné les effets des radiations UV sur des cellules solaires HJT en utilisant des techniques de Lightsoaking, combinant chaleur et lumière. Ils ont pu confirmer que cette méthode restituait partiellement la performance des cellules dégradées, tout en augmentant leur stabilité à long terme face aux UV. Une innovation importante qui a été mise en évidence est la dégradation des couches amophes de silicium hydrogéné (a-Si:H), qui sont intégrées dans ces cellules.
Les chercheurs ont déterminé que la dégradation observée était fortement liée à la migration de l’hydrogène, qui est amplifiée par le taux de doping de ces matériaux. En d’autres termes, le niveau de dopage des couches sélectives influence la réaction des cellules solaires à l’exposition aux UV, accentuant les effets néfastes.
Impact des couches sélectives et du dopage
Il a été révélé que les modifications des couches sélectives ont un effet considérable sur l’Amplitude et la dynamique de la dégradation induite par les UV. Le transparent conductive oxide (TCO), qui est l’élément en surface des cellules, joue également un rôle en raison de sa transmission aux UVB et de son contenu en hydrrogène. Ces nouvelles découvertes confirment que les couches sélectives agissent comme des catalyseurs dans ce processus de dégradation.
Les chercheurs ont également remarqué une différence significative dans la performance entre les cellules traitées avec un fort flux de phosphine (PH₃) et celles qui ne l’étaient pas. En effet, après exposition à 60 kWh/m² d’UV, les cellules avec un flux élevé de PH₃ ont montré une perte de 63,3 % de leur durée de vie des porteurs de charge, contre seulement 9,5 % pour les cellules sans dopage. Ceci souligne encore une fois l’importance du contrôle du processus de dopage dans la fabrication des cellules solaires.
Rétablissement de la performance par Lightsoaking
Une des avancées notables de l’étude est la possibilité de restaure la conductivité des couches sélectives à travers une approche de Lightsoaking. Les résultats montrent que cette intervention aide à la migration de l’hydrogène dans les zones dégradées, ce qui favorise une partiale repassivation chimique entre les couches a-Si:H et c-Si. Cela ouvre la voie à des solutions potentielles pour minimiser l’impact des UV sur la performance des cellules.
Les résultats indiquent que les traitements de Lightsoaking pourraient être une stratégie proactive pour rétablir la performance des cellules. Cela implique également un phénomène de migration de l’hydrogène orienté vers des zones défectueuses pour faciliter la réparation des liaisons Si-H endommagées. Ces données renforcent l’idée que l’optimisation des méthodes de fabrication et de traitement des matériaux peut significativement améliorer la fiabilité des cellules solaires HJT.
Importance de l’étude pour l’avenir de la technologie solaire
Cette recherche est d’une importance capitale pour le développement futur des technologies solaires. La connaissance des mécanismes de dégradation induite par les UV peut non seulement influencer le design des composants solaires, mais également la stratégie de filtrage UV de haut niveau pour améliorer la durée de vie des modules. Les scientifiques s’alignent sur l’idée qu’une meilleure gestion de la composition chimique des matériaux, ainsi que leur interaction avec l’environnement, pourra transformer la fiabilité des cellules solaires à long terme.
En conclusion, les résultats de cette étude sont pourvus de perspectives prometteuses en matière d’innovation au sein de l’industrie photovoltaïque. L’optimisation des couches sélectives, la compréhension des effets du dopage ainsi que les traitements de Lightsoaking sont autant d’axes de recherche qui méritent d’être approfondis pour garantir la durabilité des cellules solaires HJT. Pour de plus amples informations, retrouvez les détails de cette étude dans l’article intitulé ici.