Les cellules solaires bifaciales collectent la lumière à l'avant et à l'arrière. Imec a récemment développé une cellule de ce type générant jusqu'à 25 % d'énergie supplémentaire par rapport à une cellule monofaciale. Dans les parcs solaires industriels, ces panneaux pourraient augmenter la production annuelle d'électricité jusqu'à 15 %.
Traditionnellement, seule la face avant des cellules solaires, orientée vers le soleil, est exploitée pour produire de l'électricité. Pourtant, la lumière diffuse et réfléchie par le sol ou les nuages atteint aussi l'arrière. Pourquoi ne pas l'utiliser comme source d'énergie complémentaire ?
"L'idée des cellules bifaciales n'est pas nouvelle", explique Jozef Szlufcik, directeur de la division cellules solaires chez Imec. "Des essais ont eu lieu il y a plus de vingt ans. Cependant, l'efficacité maximale à l'avant des cellules bifaciales est légèrement inférieure à celle des cellules monofaciales équivalentes, car une partie de la lumière à plus longue longueur d'onde s'échappe de l'arrière."
En watts-crête, l'efficacité maximale avant est donc un peu moindre que celle des cellules monofaciales optimisées. Comme cette performance de pointe était historiquement le principal argument commercial, les cellules bifaciales n'ont pas connu le succès escompté. Achèteriez-vous des panneaux avec une efficacité maximale inférieure ?
Aujourd'hui, avec le déploiement de grands parcs solaires, les exploitants évaluent bien plus que la seule performance maximale. Ils priorisent la production annuelle moyenne, et non le pic journalier sous soleil optimal.
Jozef Szlufcik : "Les énergéticiens cherchent des solutions performantes dans toutes les conditions météo – nuages, incidence sous-optimale, basses températures ou neige. Cela renforce l'intérêt pour les technologies bifaciales."
Les cellules solaires classiques sont fermées à l'arrière par une électrode métallique réfléchissante. Pour une bifacialité optimale, il faut aller plus loin.
Jozef Szlufcik : "Les conducteurs avant et arrière, qui collectent l'électricité, doivent être ultra-fins des deux côtés : des 'doigts' de moins de 15 micromètres de large et 2 micromètres d'épaisseur, plaqués nickel-argent."
La cellule elle-même doit être optimisée. Dans une cellule classique, la jonction PN – interface séparant les charges générées par les photons – est proche de la face avant. Dans une bifacialité, les porteurs de l'arrière parcourent une distance plus longue, risquant la recombinaison et la perte d'énergie. "Nous contrebalançons cela avec des matériaux de haute qualité à longue diffusion des porteurs", précise Szlufcik. "Nous avons atteint une bifacialité de 99,5 %, l'arrière étant presque aussi efficace que l'avant."
Les nouvelles cellules Imec affichent 22,4 % d'efficacité monofaciale maximale, mais avec une réflexion arrière moyenne, elles égalent les cellules monofaciales à 26 %.
Peu de lumière directe atteint l'arrière, mais la réflexion environnementale (sol, bâtiments, nuages) est abondante. Un albedo élevé – béton blanc, pierre claire – maximise les gains. Même l'herbe réfléchit jusqu'à 15 %. Sur toits plats, un revêtement réfléchissant est recommandé.
"Les cellules bifaciales s'installent aussi verticalement, sans orientation vers le soleil", note Jozef Szlufcik. "Idéal dans les déserts pour les reflets intenses, évitant poussière et sable ; en zones enneigées pour la réflexion neigeuse sans accumulation ; ou en orientation est-ouest pour une production uniforme. Verticales, elles intègrent même balustrades ou façades."
Jozef Szlufcik : "Les utilities modélisent précisément les gains : par module, rangée ou parc entier, en intégrant albedo, espacement (pour minimiser ombres mais optimiser coût foncier). Ces modèles montrent +15 % d'énergie moyenne pour les parcs bifaciaux."
"C'est particulièrement prometteur pour les projets à grande échelle", conclut-il.
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