Photovoltaïque : un record mondial suisse qui envoie un signal fort

En collaboration avec une équipe de recherche du CSEM, du laboratoire PV de l’EPFL et d’autres partenaires, ce qui était depuis longtemps considéré comme un défi majeur dans la recherche solaire a été réalisé pour la première fois : une cellule solaire triple pérovskite-silicium a atteint un rendement certifié de 30,02%, un record mondial. Ces résultats ont suscité un vif intérêt au sein de la communauté internationale de la recherche photovoltaïque.

Pour sa contribution à cette avancée scientifique, qui a établi de nouvelles références à l’échelle internationale, le CSEM a décerné à Kerem Artuk, ingénieur R&D au Sustainable Energy Center, le premier « Claude Nicollier Research Excellence Award ».

Depuis des décennies, les cellules solaires classiques en silicium dominent le marché et sont désormais techniquement matures. Leur rendement maximal se rapproche toutefois de la limite physique d’environ 29%, ce qui ne permet plus que des progrès marginaux. Les cellules pérovskite-silicium suivent une autre voie : en combinant plusieurs couches semi-conductrices, elles captent différentes parties du spectre solaire et convertissent davantage d’énergie en électricité. À long terme, des rendements supérieurs à 38% paraissent ainsi envisageables. Produire plus d’électricité sur une même surface de toiture ou de façade constitue un atout majeur lorsque l’espace est limité. Des performances encore plus élevées existent, mais elles reposent sur des cellules spéciales coûteuses, réservées notamment à l’aérospatiale ou à d’autres usages de niche. Pour un déploiement à grande échelle, les cellules pérovskite-silicium apparaissent donc aujourd’hui comme la voie la plus prometteuse.

Les travaux de Kerem Artuk et de son équipe montrent pour la première fois que ce potentiel peut également être exploité avec des cellules solaires triples pérovskite-silicium. Il ne s’agit pas seulement d’une amélioration d’un seul paramètre matériel. Plus précisément, plusieurs défis technologiques ont été relevés simultanément : des pertes de tension réduites, une utilisation plus efficace de la lumière ainsi que de nouveaux procédés de fabrication pour les différentes couches de pérovskite. C’est la combinaison de ces innovations qui a permis d’établir ce nouveau record. 

La barre des 30% revêt une forte valeur symbolique. Le progrès réside toutefois dans le fait que, pour la première fois, une cellule solaire triple pérovskite-silicium a franchi ce seuil de manière certifiée. Dans le domaine du photovoltaïque, les rendements certifiés font office de référence internationale, car ils sont validés par des instituts indépendants dans des conditions normalisées.

Mais ce qui importe encore davantage, c’est la manière dont ce record a été atteint. L’équipe a développé une nouvelle approche technologique pour contrôler la cristallisation des couches de pérovskite, amélioré le guidage de la lumière au sein de la cellule solaire et optimisé l’interaction entre les trois sous-cellules actives. Parallèlement, les chercheurs ont pu démontrer que les procédés mis au point pouvaient également être transposés à des surfaces de cellules plus grandes et étaient donc compatibles avec les processus de fabrication industriels.

Ce travail déplace ainsi l’accent mis sur la simple course aux records vers le véritable défi des années à venir : fabriquer de manière rentable et industrielle des cellules solaires performantes.

Ce résultat illustre la force de l’innovation suisse : la collaboration entre le CSEM, l’EPFL et leurs partenaires associe recherche fondamentale, science des matériaux et développement industriel. L’EPFL apporte les connaissances scientifiques, tandis que le CSEM les transforme en technologies applicables. Le record mondial, tout comme le « Claude Nicollier Research Excellence Award » remis à Kerem Artuk, récompense ainsi une réussite collective alliant excellence scientifique et mise en œuvre technique.

Pour l’ingénierie suisse, cette avancée dépasse largement le seul record de rendement. Face à la production de masse de cellules solaires standard en Chine, la Suisse ne peut guère rivaliser sur les volumes. Son avantage se situe ailleurs dans la chaîne de valeur : dans la mise au point de nouveaux matériaux, de procédés de fabrication et de technologies clés pour les prochaines générations de cellules solaires. C’est précisément le rôle de la collaboration entre le CSEM et l’EPFL. Ce record mondial confirme que les ingénieurs suisses figurent parmi les leaders internationaux des cellules pérovskite-silicium à haute efficacité. Ceux qui conçoivent aujourd’hui les cellules les plus performantes contribuent aussi à définir les procédés, les machines et les standards de qualité de demain.

À l’avenir, la valeur ajoutée du solaire dépendra moins du volume de modules produits que des technologies permettant de fabriquer les cellules de nouvelle génération. C’est dans ce domaine que la Suisse reste parmi les leaders mondiaux : plusieurs procédés, machines et matériaux destinés aux futures « gigafactories » asiatiques pourraient provenir de ses laboratoires et centres de développement.

Ce record mondial est donc bien plus qu’une simple prouesse scientifique. Il renforce la visibilité internationale de la Suisse en tant que pôle de recherche et d’innovation et montre que, malgré la domination industrielle de la Chine, la recherche suisse est capable de contribuer à façonner les tendances technologiques mondiales. Le véritable défi consiste désormais à transformer cette avance en valeur ajoutée économique grâce à des brevets, des partenariats industriels et un transfert de technologie réussi.