1. Que signifie PERC ?
Littéralement, cela signifie Emetteur passivé et cellule arrière. Vous trouvez aussi le terme Emetteur passivé et contact arrière.

2. Qu'est-ce que c'est ?
La technologie des cellules PERC définit une architecture de cellule solaire qui diffère de l'architecture de cellule standard utilisée depuis trois décennies et qui est généralement présentée dans tous les manuels photovoltaïques.

A ce jour, la grande majorité des cellules solaires cristallines produites suivent la structure présentée ci-dessous.

Du haut vers l'arrière :
– pâte d'argent sérigraphiée pour former les contacts
- Revêtement anti-réfléchissant
– des tranches de silicium dopées au bore diffusées au phosphore qui forment le
Jonction PN
– Champ de surface arrière en aluminium (Al-BSF)
– pâte d'aluminium sérigraphiée

L'objectif des scientifiques étant de tirer le maximum d'électrons de la cellules solaires, l'architecture PERC permet essentiellement d'améliorer la capture de la lumière près de la face arrière et d'optimiser la capture des électrons.

3. PERC et PERC ?

Sous l'acronyme PERC, on retrouve en fait également les technologies de cellules solaires nommées PERL, PERT, PERF. Même s'ils n'étaient initialement pas considérés dans la nomenclature des PERC, ils sont désormais généralement considérés comme faisant partie de la même famille

4. Quel est l'intérêt de la technologie ?
Le principal avantage de la structure cellulaire PERC est qu'elle permet aux fabricants d'atteindre des rendements supérieurs à ceux des cellules solaires standard qui atteignent leurs limites physiques. Avec l'état actuel de la technologie, il est possible d'atteindre jusqu'à 1% de gain absolu d'efficacité. Bien qu'il y ait plus d'étapes dans le processus de fabrication, le gain d'efficacité permet de réduire les coûts, également au niveau du système. Nous devons toujours garder à l'esprit que le Saint Graal est d'améliorer l'efficacité tout en réduisant les coûts en même temps. Et l'amélioration de l'efficacité des cellules solaires contribue à la réduction des coûts.
Cette architecture cellulaire est donc considérée comme présentant l'un des meilleurs potentiels pour produire des panneaux solaires à haut rendement à des prix compétitifs.

5. Est-ce nouveau ?
L'architecture PERC n'est en fait pas nouvelle du tout. La première évocation de la technologie remonte à la Université de Nouvelle-Galles du Sud en Australie en 1983 et le premier article [1] a été publié en 1989. Parce que ce concept de cellule offrait le meilleur potentiel pour atteindre un rendement élevé, l'UNSW l'a utilisé pour atteindre ses multiples records mondiaux d'efficacité qu'il a ramenés à près de 25% [2]. Les deux autres technologies concurrentes étaient la technologie Back Contact, popularisée par Sunpower, et la technologie HIT commercialisée par Panasonic.

6. Pourquoi maintenant ?
Il est intéressant de souligner que l'architecture standard des cellules solaires est utilisée depuis le milieu des années 80. Depuis lors, la technologie a connu des améliorations progressives, avec de meilleures pâtes pour former des contacts avant, des doigts de contact plus fins, un revêtement antireflet optimisé… Il a fallu près de 30 ans à l'industrie pour presque rattraper les efficacités obtenues au niveau de la recherche.
Le graphique suivant résume la quête historique de l'industrie solaire pour améliorer sa technologie.

Comme indiqué précédemment, il existe toujours un écart entre les performances réalisées au niveau de la recherche et celles réalisées en production de masse au niveau industriel. Ainsi, si la technologie des cellules PERC émerge aujourd'hui, c'est principalement pour des raisons économiques. En effet, l'industrie doit toujours faire des compromis pour parvenir à des concepts économiquement et techniquement viables. Pendant 30 ans, les améliorations incrémentielles constantes apportées à la technologie des cellules standard étaient économiquement et techniquement réalisables. Maintenant que le concept standard atteint ses limites et que le savoir-faire technique est disponible tout au long de la chaîne de valeur pour introduire la technologie PERC, il peut constituer une nouvelle plate-forme viable pour fabriquer des panneaux solaires à haute puissance et à haut rendement.
Comme prévu par ITRPV, organisme qui regroupe un ensemble d'industriels aux différentes étapes de la chaîne de valeur et qui travaille sur les tendances technologiques, la technologie PERC prendra progressivement la plus grande part de marché. Parce que c'est le sens de l'histoire dans l'industrie photovoltaïque de s'améliorer de plus en plus, tôt ou tard, la plupart des panneaux installés seront dotés de cette technologie.

7. La technologie PERC offre-t-elle intrinsèquement de meilleures performances en lumière faible ?

Parallèlement au développement de la technologie PERC, nous avons vu apparaître sur les fiches techniques des arguments liés à l'amélioration des performances sous faible luminosité. Il est alors légitime de se demander si ces deux faits sont liés. S'il est vrai que vous trouverez des modules à base de PERC avec des performances de lumière faible améliorées, cela n'a rien à voir intrinsèquement avec la technologie des cellules PERC. Toutes les technologies cellulaires ont le potentiel de présenter une performance améliorée sous conditions de faible luminosité, et nous aborderons ce sujet dans un prochain article de blog.

8. Défis avec la technologie
Comme pour toute nouvelle technologie, le défi derrière la technologie PERC est de pouvoir faire évoluer la technologie tout en maîtrisant le processus. Chez United Energy, nous apprécions toujours le savoir-comment et il y a certainement pour pouvoir fabriquer ces cellules. Parmi les défis liés à la technologie PERC, deux sont plus susceptibles d'impacter le propriétaire d'un panneau équipé de cette technologie.
Le premier est lié à la dégradation induite par la lumière. LID est cet effet qui fait qu'un module perd un pourcentage de sa puissance après une première exposition à la lumière. Cela explique pourquoi les fabricants avec des garanties linéaires ne garantissent jamais 100% de la puissance après la première année. En raison des niveaux de dopage plus élevés couramment appliqués dans les cellules PERC, l'effet négatif dû au LID est accru avec la technologie PERC par rapport aux cellules standard avec un Al-BSF.
Il y a aussi un sujet autour de la dégradation induite potentielle. Il y a eu de nombreux papiers et articles soulevant cette question, et en particulier pour le PERC polycristallin. Ce n'est pas anodin dans la mesure où ce genre de défaut peut complètement nuire aux performances d'une centrale. La meilleure recommandation que nous puissions faire concernant ce problème est de s'assurer que les modules que vous fournissez reçoivent le certificat conformément à la norme CEI TS 62804 pour la résistance PID et qu'il existe une confiance dans la cohérence que le fabricant applique à sa sélection de matériaux et à ses processus pour assurer son la production est sans PID.

Sources

[1] : A.W.Blakers, A.Wang, A.M.Milne, J.Zhao, M.A.Green, Cellule solaire en silicium efficace à 22,8 %, Appl. Phys. Lett. 55 (1989) 1363–1365.
[2] : Zhao J ; Wang A ; Keevers MJ; Vert MA, 2000, Cellules PERT à haut rendement sur substrats SEH en Si de type p et cellules PERT sur substrats SHE en Si de type n

[3] : MA Green, L'émetteur et la cellule arrière passivés (PERC) : de la conception à la production de masse, Matériaux d'énergie solaire et cellules solaires 143 (2015) 190–197

[4] : MA Green, Quarante ans de recherche photovoltaïque à l'UNSW, Journal et actes de la Royal Society of New South Wales, vol. 148, nos. 455 & 456, p. 2-14