4. Cellules à base de matériaux composés
En dehors du silicium, de nombreux matériaux semi-conducteurs peuvent être envisagés, qui sont en principe capables de donner des rendements de conversion élevés, voire supérieurs à ceux du silicium. Il s'agit essentiellement de semi-conducteurs binaires ou ternaires, employés sous forme d'homojonctions ou d'hétérojonctions, de diodes Schottky ou de structures M.I.S. (métal isolant semi-conducteur). Les filières les plus importantes de ces matériaux déposés en couches minces sont décrites ci-après.
• Famille des chalcosites et chalcopyrites
Le sulfure de cadmium (CdS) a permis de préparer des cellules de faible coût dont l'élément sensible est le sulfure de cuivre (Cu2S) et la barrière de potentiel une hétérojonction. Bien que des rendements de l'ordre de 10 p. 100 aient été mesurés, ces cellules n'ont connu que des échecs dans leur industrialisation, en raison de leur évolution lente dans le temps, qui se traduit par une dégradation progressive des performances, liée à la migration du cuivre.
Contrairement à la structure précédente, les hétérojonctions à base de cuivre, d'indium et de sélénium (CuInSe2) souvent dénommées CIS, se sont rapidement révélées être plus stables dans le temps et ont permis de franchir, dès 1980, la barre des 10 p. 100 de rendement de conversion (fig. 6). En effet, le CuInSe2 et l'ensemble des composés de chalcopyrite sont des semi-conducteurs qui ont un coefficient d'absorption très élevé, même pour des longueurs d'onde proches du seuil. Parmi les laboratoires en avance sur les matériaux de ce type, il convient de citer l'université de Stockholm (Suède) et surtout le NREL aux États-Unis qui détient le record actuel de 18,6 p. 100 (fig. 6). Actuellement la société Wurtz Solar en Allemagne est une des premières à se lancer dans la commercialisation de modules de 30 cm × 90 cm a base de CuInSe2.
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