Cellule solaire en couche mince

Les cellules solaires à couches minces, une deuxième génération de cellules solaires (PV) photovoltaïques :

• En haut : des laminés de silicium en couche mince installés sur un toit.
• Au milieu : cellule solaire CIGS sur un support plastique flexible et panneaux rigides CdTe montés sur une structure de support.
• En bas : stratifiés à couches minces sur des rooftops.

Une cellule solaire en couche mince ou film photovoltaïque ou encore couche mince photovoltaïque est une technologie de cellules photovoltaïques de deuxième génération, consistant à l'incorporation d'une ou plusieurs couches minces (ou TF pour (en) thin film) de matériau photovoltaïque sur un substrat, tel que du verre, du plastique ou du métal. Les couches minces photovoltaïques commercialisées actuellement utilisent plusieurs matières, notamment le tellurure de cadmium (de formule CdTe), le diséléniure de cuivre-indium-gallium (CIGS) et le silicium amorphe (a-Si, TF-Si).

L'épaisseur du film varie de quelques nanomètres (nm) à quelques dizaines de micromètres (µm), ce qui demeure beaucoup plus fin que la technologie concurrente : la cellule solaire conventionnelle en silicium cristallin de première génération (c-Si) utilisant des plaques d'une épaisseur pouvant atteindre 200 µm. Cela permet aux cellules en film mince d'être flexibles et plus légères. Elles sont utilisées dans les systèmes photovoltaïques intégrés aux bâtiments et dans du vitrage photovoltaïque semi-transparent qui peut être laminé sur les fenêtres. D'autres applications commerciales utilisent des panneaux solaires rigides à couche mince (intercalés entre deux vitres) dans certaines des plus grandes centrales photovoltaïques du monde.

La technologie des films photovoltaïques a jusque-là été moins chère mais moins efficace que la technologie c-Si conventionnelle. Cependant, elle s'est considérablement améliorée et l'efficacité des cellules en couche de tellurure de cadmium (CdTe) et diséléniure de cuivre-indium-gallium (CIGS) de laboratoire dépasse les 21 %, surpassant le silicium polycristallin, le matériau actuellementu dominant dans la plupart des systèmes solaires photovoltaïques^[1]:23,24. Les tests de longévité accélérés des dispositifs de couches minces dans des conditions de laboratoire ont montré une dégradation un peu plus rapide que celle du silicium, où une durée de 20 ans ou plus est généralement attendue^[2]. Malgré ces améliorations, la part de marché des couches minces n'a jamais atteint plus de 20 % au cours des deux dernières décennies.  et a diminué ces dernières années à environ 9 % des installations photovoltaïques mondiales en 2013^[1]:18,19.

D'autres technologies de films photovoltaïques encore au stade de la recherche ou d'une disponibilité commerciale limitée sont souvent désignées comme cellules photovoltaïques émergentes ou de troisième génération et comprennent des cellules solaires organiques, sensibilisées par un colorant, ainsi que des boites quantiques, du sulfure de cuivre zinc étain, des nanocristaux, des micromorphes et des pérovskites.