La technologie de l'hétérojonction (HJT) consiste à réunir deux matériaux semi-conducteurs différents. Dans le cas des cellules solaires, cela implique du silicium dans deux structures différentes : le silicium cristallin et le silicium amorphe. Les cellules HJT absorbent donc davantage d'énergie solaire que les cellules conventionnelles. Dans le même temps, la résistance du module diminue, ce qui permet d'augmenter le rendement jusqu'à 25 %. Ainsi, les cellules HJT peuvent continuer à fournir de l'électricité même, par exemple, lorsque le ciel est nuageux. En outre, leurs performances ne diminuent pas, même à des températures élevées. On dit qu'elles ont un faible coefficient de température.

Le fabricant suisse Meyer Burger Technology Ltd a poursuivi le développement de cette technologie, qui a vu le jour au Japon, et lance actuellement la production en Allemagne. Le fait que la production n'ait pas été délocalisée dans un pays asiatique à bas salaires, comme c'est généralement le cas, est également dû à un nouveau procédé de clivage au laser développé par Innolas Solutions. Au lieu de rayer la tranche de silicium puis de la briser mécaniquement, la machine fait les deux en une seule étape. La tension locale induite par le faisceau laser permet de fendre la tranche de silicium le long d'un bord de cellule presque librement choisi. Cette méthode est non seulement plus rapide que la méthode conventionnelle, mais la méthode sans génération de particules produit également moins de micro-fissures. Sans cela, la qualité des cellules solaires serait compromise. Comme les wafers ne sont pas brisés mécaniquement, le taux de détérioration des cellules est également beaucoup plus faible.

Le procédé roll-to-roll permet de produire rapidement de grandes surfaces de cellules solaires. Cependant, cela représente également un défi car plus la surface est grande, plus l'ampérage du courant généré est élevé. Pour transporter le courant, il faut des câbles de grande section, ce qui nuit à la flexibilité des cellules. Mais il existe une astuce : si la surface totale est divisée en de nombreuses petites cellules, le rendement énergétique reste pratiquement le même et l'intensité du courant tombe à un niveau acceptable.

"Le défi consiste à retirer les couches de plastique, qui ne font que quelques nanomètres d'épaisseur, de manière à ne pas endommager ou court-circuiter les couches sous-jacentes", explique Ludwig Pongratz, de l'Institut Fraunhofer de Technologie Laser (ILT) d'Aix-la-Chapelle. "Seul un laser peut le faire". Pour gratter ces couches (dans le jargon technique, on parle de "scribing"), les chercheurs utilisent un laser femtoseconde. Pendant une période extrêmement courte d'un quadrillionième de seconde, un faisceau d'une intensité si élevée y est généré que le matériau retiré est directement converti en plasma sans laisser de résidu, tandis que le substrat ne s'échauffe pas à une température notable. Les impulsions individuelles sont répétées à une fréquence de 200 kHz. Cela permet d'obtenir des découpes très précises. Chez ILT, des éléments optiques diffractifs divisent le faisceau en onze faisceaux partiels et les dirigent sur le matériau, créant ainsi un module avec douze rangées parallèles de cellules.

Outre le scribing, le projet de recherche utilise également des lasers pour réaliser d'autres étapes opérationnelles (par exemple, un processus de séchage très efficace et l'encapsulation des cellules photovoltaïques). Grâce à la toute dernière technologie laser, plus rien ne devrait s'opposer à la production industrielle de masse et à l'utilisation de cellules solaires organiques.