Une cellule solaire triple jonction pérovskite-silicium signe un record et vise le spatial

Une équipe de recherche suisse annonce un record d’efficacité pour une cellule solaire triple jonction combinant pérovskites et silicium. L’information, rapportée dans une communication scientifique et relayée par des canaux institutionnels, met en avant une architecture capable de rivaliser avec les cellules haut de gamme utilisées dans le secteur spatial, longtemps considéré comme la vitrine technologique du photovoltaïque. Le message est clair: une filière historiquement dominée par le silicium pourrait gagner un nouvel étage de performance sans basculer dans des procédés industriels hors de prix.

Le point saillant tient dans le choix des matériaux et dans la manière de les empiler. Les pérovskites, ces composés cristallins dont les rendements ont progressé à grande vitesse depuis une dizaine d’années, sont ici associées à une base en silicium, matériau central de l’industrie photovoltaïque. Le résultat revendiqué n’est pas seulement une hausse marginale: il s’agit d’un saut de rendement attribué à une meilleure utilisation du spectre solaire, un principe connu, mais difficile à industrialiser.

Le contexte est celui d’une course mondiale à l’efficacité, où les records de laboratoire servent de repères, mais ne garantissent pas la production de masse. Les cellules multi-jonctions dominent déjà les applications où le coût par watt compte moins que la performance, notamment les satellites. Le fait qu’une architecture pérovskite-silicium prétende atteindre ce niveau de performance attire l’attention, car elle pourrait, à terme, faire descendre des technologies de pointe vers des marchés terrestres plus vastes.

Les chercheurs suisses insistent sur une nouvelle architecture et sur une comparabilité avec des cellules spatiales high-end. Cette formulation renvoie à un standard implicite: dans l’espace, les cellules sont choisies pour leur rendement élevé et leur résistance, pas pour leur prix. La promesse est donc double: un rendement record en conditions de test, et une trajectoire crédible vers des usages où la densité de puissance est critique.

Pourquoi l’empilement triple jonction améliore l’usage du spectre solaire

Une cellule photovoltaïque classique convertit une partie de la lumière en électricité, mais perd une fraction importante de l’énergie sous forme de chaleur. La raison tient à la physique des matériaux: chaque semi-conducteur possède une fenêtre d’absorption, liée à son écart de bande. Une cellule en silicium capte bien une portion du spectre, mais laisse échapper une part des photons trop énergétiques (pertes thermiques) et une autre part des photons pas assez énergétiques (non absorbés). L’idée des cellules multi-jonctions est de répartir le travail entre plusieurs couches.

Dans une architecture triple jonction, trois sous-cellules sont empilées et optimisées pour des plages de longueurs d’onde différentes. La couche supérieure, à plus grand écart de bande, absorbe les photons les plus énergétiques. Les photons restants, moins énergétiques, traversent et sont captés par la couche suivante, puis par la troisième. Cette division du spectre réduit les pertes et augmente le rendement théorique maximal. Sur le papier, le gain est connu depuis longtemps, ce qui explique la domination des multi-jonctions dans le spatial.

La difficulté se joue dans l’alignement électrique et optique. Chaque sous-cellule doit produire un courant compatible avec les autres, surtout quand elles sont connectées en série, ce qui est fréquent pour maximiser la tension. Le moindre déséquilibre, causé par une absorption imparfaite ou par des défauts, peut brider l’ensemble. À cela s’ajoute la question des interfaces: chaque jonction entre matériaux peut introduire des recombinaisons de charges, donc des pertes.

Le recours aux pérovskites apporte un avantage stratégique: leur composition peut être ajustée pour régler l’écart de bande, donc pour cibler précisément une partie du spectre. Cette capacité de réglage, combinée au silicium déjà maîtrisé industriellement, explique l’intérêt des architectures hybrides. Le record annoncé par l’équipe suisse suggère que l’optimisation des couches et des interfaces a franchi un seuil, au moins en conditions de laboratoire.

Ce point mérite une lecture prudente: un record d’efficacité est généralement mesuré sur une petite surface, dans des conditions standardisées et avec un encapsulage parfois éloigné des contraintes industrielles. Mais il reste un signal fort. Dans la recherche photovoltaïque, les records servent de boussole: ils indiquent ce qui devient possible et où se situent les prochains gisements de progrès.

Une architecture pérovskite-silicium qui se compare aux cellules spatiales haut de gamme

La comparaison avec des cellules spatiales haut de gamme n’est pas un simple argument marketing. Dans les satellites, la surface disponible est limitée, et chaque kilogramme compte. Les opérateurs paient cher pour obtenir une puissance maximale par unité de surface, et les cellules multi-jonctions à base de semi-conducteurs III-V se sont imposées comme référence. Leur rendement élevé compense des coûts de fabrication très supérieurs à ceux des panneaux terrestres.

Si une cellule pérovskite-silicium triple jonction atteint un niveau comparable, le message adressé au marché est celui d’une convergence: des performances longtemps réservées à des technologies exotiques pourraient être approchées avec des matériaux plus accessibles et des procédés potentiellement compatibles avec des lignes existantes. Le silicium reste l’épine dorsale de l’industrie, avec des chaînes d’approvisionnement mondialisées et des capacités de production massives. L’enjeu est donc de greffer des couches pérovskites sans casser l’économie du silicium.

La notion de rivaliser doit être comprise au sens strictement technique: rendement mesuré dans un cadre de certification, stabilité sur la durée, résistance au rayonnement, tenue thermique, et comportement sous illumination variable. Dans l’espace, le rayonnement et les cycles thermiques imposent des exigences que les cellules terrestres n’affrontent pas au même niveau. Les pérovskites, en particulier, traînent une réputation de fragilité face à l’humidité et à la chaleur, même si les progrès récents sur l’encapsulation et la formulation ont réduit ces faiblesses.

Dans ce contexte, l’annonce suisse se lit comme une démonstration de potentiel. Elle ne signifie pas que des satellites vont basculer immédiatement vers cette architecture, car les programmes spatiaux exigent des campagnes de qualification longues et coûteuses. Mais elle ouvre une question industrielle: si la performance atteint des niveaux proches du spatial, la pression augmente pour transformer le record en produit, d’abord pour des niches terrestres où la densité de puissance compte, puis pour des marchés plus larges.

Le signal envoyé aux acteurs européens est aussi politique. L’Europe cherche à sécuriser des segments de valeur dans le photovoltaïque, dominé par l’Asie sur les volumes. Détenir des briques technologiques différenciantes, comme des cellules tandem ou multi-jonctions, peut offrir un espace de compétitivité, à condition de passer du laboratoire à l’usine.

Ce que change un record de laboratoire pour l’industrie du photovoltaïque

Un record d’efficacité ne se traduit pas automatiquement par une baisse du coût de l’électricité solaire. L’industrie raisonne en coût par watt, en rendement sur module complet, en durée de vie et en cadence de production. Or les records sont souvent obtenus sur des cellules de petite taille, avec des procédés lents ou délicats. Le passage à des surfaces de module, avec des interconnexions, des encapsulants et des contraintes mécaniques, fait souvent baisser le rendement.

Mais la valeur d’un record est réelle: il prouve qu’une architecture a franchi un plafond. Dans le cas d’une triple jonction pérovskite-silicium, le record suggère que la maîtrise des interfaces et des pertes est suffisante pour libérer une part importante du potentiel théorique. Pour les industriels, cela réduit un risque: celui d’investir dans une voie qui se heurterait à une limite physique ou à un défaut structurel insoluble.

Le second effet est concurrentiel. Le silicium a connu une progression spectaculaire sur vingt ans, mais les gains deviennent plus coûteux à obtenir. Les architectures tandem, puis multi-jonctions, apparaissent comme la suite logique. Plusieurs laboratoires et entreprises travaillent déjà sur des tandems pérovskite-silicium. Une triple jonction ajoute une couche de complexité, mais elle promet aussi un rendement supérieur, ce qui peut compenser le surcoût dans des applications où la surface est contrainte.

La question centrale devient celle de la fabrication: dépôt des couches pérovskites à basse température, uniformité sur grande surface, contrôle des défauts, et compatibilité avec des lignes silicium existantes. Les industriels cherchent des procédés à haut débit, avec des rendements de production élevés. Une cellule record peut utiliser des étapes de laboratoire peu compatibles avec ces exigences. La trajectoire crédible consiste à identifier quelles étapes sont transposables, et lesquelles doivent être réinventées.

Il existe aussi un enjeu de normalisation et de mesure. Les records d’efficacité sont validés par des protocoles stricts, mais le grand public confond souvent rendement de cellule et rendement de panneau. L’écart peut être significatif. Pour que le record devienne un argument de marché, il faudra des démonstrations sur modules, avec des données de stabilité sur plusieurs milliers d’heures et des tests accélérés reconnus par les organismes de certification.

Stabilité, matériaux et industrialisation: les trois verrous des pérovskites en 2026

La promesse des pérovskites tient à leur rendement et à leur flexibilité de formulation, mais leur talon d’Achille reste la stabilité. Les dégradations liées à l’humidité, à l’oxygène, aux UV et à la chaleur ont longtemps limité leur crédibilité industrielle. Les progrès sont tangibles, avec des architectures plus stables, des passivations d’interface et des encapsulations plus robustes. Mais un record d’efficacité ne dit pas tout sur la tenue sur 20 ou 25 ans, standard implicite des projets solaires terrestres.

Le deuxième verrou concerne les matériaux. Certaines formulations de pérovskites ont utilisé du plomb, ce qui pose des questions réglementaires et d’acceptabilité, même si les quantités sont faibles et que l’encapsulation peut limiter les risques. Les équipes de recherche explorent des alternatives, mais les compromis entre rendement et stabilité restent serrés. Dans une cellule triple jonction, la complexité augmente, car chaque couche doit rester stable et compatible avec les autres, sans diffusion d’ions ni réactions indésirables aux interfaces.

Le troisième verrou est l’industrialisation. Déposer une couche pérovskite homogène sur de grandes surfaces, avec une reproductibilité industrielle, reste un défi. Les procédés doivent être rapides, peu coûteux et compatibles avec des cadences élevées. Les lignes silicium sont optimisées pour des étapes très standardisées. Ajouter une ou deux couches supplémentaires peut bouleverser l’équilibre économique, surtout si le rendement final sur module ne suit pas. Le record suisse, parce qu’il vise une architecture avancée, remet cette question au centre: quel surcoût est acceptable pour gagner quelques points de rendement?

Le débat est aussi géopolitique. La domination industrielle du photovoltaïque par l’Asie repose sur des volumes et une maîtrise des coûts. L’Europe peut se positionner sur des segments à haute valeur ajoutée, mais elle doit prouver qu’elle sait industrialiser, pas seulement publier. Les annonces de records, même solides scientifiquement, sont souvent suivies d’un trou de la vallée de la mort entre laboratoire et usine. Les financements publics et privés, les partenariats avec des fabricants et l’accès à des pilotes industriels deviennent déterminants.

Dans l’immédiat, l’annonce suisse joue un rôle de catalyseur: elle alimente la compétition entre laboratoires, attire l’attention des investisseurs et pousse les industriels à réévaluer leurs feuilles de route. Si la comparabilité avec le spatial se confirme sur des critères de stabilité et de qualification, les premières applications pourraient viser des segments où la surface est rare, comme certaines infrastructures embarquées, les toitures contraintes, ou des systèmes spécialisés où le rendement prime sur le coût.