1 CDI ingénieur R&D chez Alliance Concept

1 stagiaire et une thèse au CEA-Liten

2 publications

Une machine clés en mains pour la production de cellules solaires issues de la technologie couches minces sur tous types de substrats, aussi bien rigides que souples

Objectif

Développer un équipement clés en main pour la production de cellules photovoltaïques à partir du composé CIGS.

Enjeux

Sur un marché aujourd’hui dominé par la production asiatique, le redéploiement de l’industrie mondiale du photovoltaïque dépend en particulier d’une baisse des coûts. La réduction des montants des investissements et des coûts de production représente une condition essentielle pour permettre au photovoltaïque de renforcer sa compétitivité. A cela s’ajoute une contrainte : offrir un rendement équivalent à celui du silicium polycristallin pour rester crédible. La technologie couches minces dispose de nombreux atouts. Elle permet d’atteindre de hauts rendements de conversion, supérieurs à 21% pour le CIGS. Elle autorise la fabrication de produits innovants (flexibles, semi-transparents), et vise notamment les marchés où un haut degré d’intégration est nécessaire, en particulier le photovoltaïque intégré au bâtiment. Le matériau CIGS (cuivre, indium, gallium et sélénium) est en mesure de fournir des cellules photovoltaïques couches minces d’excellente qualité. Les machines susceptibles de fabriquer ces cellules doivent néanmoins offrir des gains de productivité suffisamment intéressants pour garantir à la filière couches minces sa rentabilité. Elles doivent offrir en même temps une production répondant à certains critères de qualité, sans risque de contamination.

Un équipement de R&D pour les laboratoires internationaux

Un prototype d’équipement Alliance Concept / Annealsys est installé depuis le printemps 2014 au sein du CEA-Liten. Six mois après son démarrage, le CEA a été capable de tester sur cet équipement différents dépôts de couches de matériaux ainsi que des substrats, rigides d’abord, puis souples. Le procédé de fabrication issu du projet Pro-CIGS marque une innovation majeure par rapport aux solutions du marché actuelles. Il consiste en une machine intégrée, de faible empreinte au sol, organisée en quatre chambres autour d’un robot. Ces chambres assurent successivement la pulvérisation des métaux (électrode arrière et précurseurs métalliques CIG), l’évaporation du sélénium, le recuit réalisant l’alliage CIGS et enfin le dépôt des couches optiques. Le rendement obtenu de manière reproductible sur des cellules de 15×15 cm² atteint aujourd’hui 12,5 %. Ce rendement devrait rapidement progresser à moyenne échéance, compte tenu des progrès déjà acquis au bout de six mois de développement. Pro-CIGS a ainsi permis de concevoir un équipement à destination des laboratoires de R&D. Une liste de ces labos a été réalisée conjointement par le CEA et Alliance Concept. Le projet a également favorisé la création des plans d’un équipement industriel.

Croissance

Pour la commercialisation de l’équipement, Alliance Concept et Annealsys misent sur une présence dans les salons et conférences sur le thème. L’entreprise Alliance Concept dispose également d’un commercial en Chine. Les prospects sont essentiellement localisés en Europe et en Asie, mais également aux Etats-Unis. Une brochure commerciale a été créée pour répondre à leurs attentes. Le marché de la R&D est bien identifié par Alliance Concept, qui cible pour une large part sa production d’équipements aux laboratoires. La poursuite du développement sur un équipement béta dépend pour l’essentiel de l’évolution du marché du CIGS ces toutes prochaines années.

Perspectives

Un partenariat a été engagé entre Alliance Concept, le CEA-Liten et Crosslux, fabricant de vitrages photovoltaïques semi-transparents pour le bâtiment. Un projet est en cours de construction : SoSmartE – PSPC Tenerrdis. Pour Alliance Concept, il s’agit de concevoir un équipement destiné à la production de modules BiPV (intégrés à la construction) sur de grandes surfaces. Ce nouveau projet aux visées commerciales particulièrement vastes s’appuie en grande partie sur le savoir-faire acquis lors de Pro-CIGS. L’équipement prototype développé dans le cadre du projet Pro-CIGS ouvre au CEA-Liten de nouvelles perspectives, notamment la possibilité de valoriser l’équipement sur des projets de recherche européens. La modularité de l’équipement permettra au CEA de l’adapter à d’autres technologies couches minces s’il le souhaite. Des publications sont en cours, notamment sur le dépôt d’une couche tampon sans cadmium, à base de zinc et en voie sèche.

 

Financement 

FUI, Conseil régional Auvergne-Rhône-Alpes.