L'alliage ternaire Nitrure de Gallium Indium (InGaN) permet, en modifiant le taux d'Indium, de modifier la partie du spectre solaire qui est absorbée par la cellule quand elle est faite en InGaN. Le principe d'une combinaison de plusieurs cellules est d'en superposer plusieurs afin de permettre que chacune absorbe une partie du spectre, optimisant ainsi la conversion de l'énergie rayonnée par le soleil en énergie électrique.

Ce principe est aujourd'hui bien connu. Dans l'article que notre équipe a publié, nous avons proposé trois approches nouvelles, autour d'une structure associant deux cellules de compositions différentes.

La première est la simulation en un bloc unique des deux cellules associées et liées par une troisième jonction, dite tunnel, qui, en utilisant l'effet tunnel cher à la mécanique quantique, permet aux deux cellules de fonctionner indépendamment tout en unissant leurs efforts pour fournir le même courant. C'est une première dans le domaine, première qui est particulièrement importante dans la mesure où toutes les parties de ce composant hybride sont interdépendantes et ne peuvent être simulées indépendamment. La simulation a été réalisée avec un logiciel du commerce que nous avons adapté à nos besoins.

La deuxième nouveauté, est l'optimisation des paramètres physiques et géométriques du composant. En effet, nul ne connait les épaisseurs et taux d'Indium optimaux nécessaires pour obtenir le meilleur de l'association des deux cellules simples. L'interdépendance de ces deux cellules à travers la jonction tunnel génère un jeu de 11 paramètres physiques et géométriques dont il faut tenir compte simultanément si l'on veut trouver en déterminer les valeurs les plus adéquates. Heureusement, des méthodes mathématiques, dites multivariées, existent pour ce faire. Nous les avons utilisées en conjonction avec la simulation décrite plus haute et avons publié les valeurs obtenues.

La troisième et dernière nouveauté est l'étude de l'influence des défauts de fabrication inhérent au matériau lui-même. En effet, InGaN est un matériau difficile à réaliser si l'on souhaite une bonne qualité, une grande épaisseur et un taux d'Indium déterminé. Parmi les défauts qui peuvent nuire au fonctionnement de la cellule solaire, nous avons étudié le plus important : le désordre dans la structure cristalline. Nous avons montré à quel point il est important de contrôler ce désordre. Cette nécessité était déjà connue. Nous avons toutefois montré que la dégradation du fonctionnement de la cellule était fonction de son dopage ; ce qui a permis de quantifier la nécessité de contrôler la qualité de la structure cristalline.

Cet article est le troisième, et probablement le dernier dans le cadre de la thèse de doctorat d'Abdoulwahab Adaine sur le sujet de l'optimisation des cellules solaires fabriquées en InGaN. Le premier traitait de la mise en place de la méthode autour d'un composant simple et pourtant nouveau, alors que le deuxième proposait une étude approfondie et comparée de composants connus, débouchant sur la conception d'un nouveau type de cellule.