Un des fronts de la recherche photovoltaïque actuelle qu'est l'utilisation de puits quantiques pourrait voir une avancée majeure être franchie si les résultats obtenus par une équipe japonaise étaient confirmés. Le groupe du professeur Yoshitaka Okada, du centre de recherche RCAST de l'université de Tokyo en collaboration avec l'université technique de Madrid a réussi à atteindre une efficacité de conversion de 20,3 % (avec un facteur de concentration lumineuse de 100) en utilisant des puits quantiques. Ce résultat, s'il n'est pas un achèvement majeur dans l'absolu, doit surtout être compris dans le contexte de l'incorporation des puits quantiques. Ceux-ci permettent de récupérer une partie de l'énergie issue de photons peu énergetiques, c'est-à-dire de récuperer des photons issus de l'infrarouge du spectre lumineux. Ces derniers ne sont pas suffisamment énergetiques pour provoquer la transition d'un électron de la bande de valence vers la bande de conduction des cellules photovoltaïques actuelles.
En effet, les cellules photovoltaïques utilisées et commercialisées actuellement utilisent du silicium, qui ne permet d'absorber que les photons issus du spectre de la lumière visible et du proche IR, jusqu'à 110nm soit une fraction du spectre lumineux. On comprend bien alors l'interêt de l'incorporation des puits quantiques au sein des cellules solaires.
L'étude a été réalisée sous concentration lumineuse avec un facteur 100, mais aussi avec un facteur 1000, obtenant ainsi une efficacité de conversion de 21,2 %. Les résultats détaillés de l'étude seront annoncés lors de la conférence internationale CPV-8 (Huitième conférence internationale sur les systèmes photovoltaïques concentrés) qui se tiendra à Tolède (Espagne) du 16 au 18 avril 2012.
Enfin, le professeur Okada évoque la possibilité d'atteindre une efficacité de conversion de 35 % avec un facteur de concentration lumineuse de 100 (et de 45 % pour un facteur de 1000). Cette valeur pourrait être atteinte via une densité accrue des puits quantiques couplée à une amélioration de la structure en couches des cellules photovoltaïques et de la structure des électrodes.
De son côté, la société américaine Semprius spécialisée dans le photovoltaïque à haute concentration (HCPV) a annoncé un nouveau record du monde avec un taux de 33,9 % - en zone active - pour ce qui est du rendement de conversion de son module photovoltaïque. Le module en question a été testé en laboratoire dans des conditions standards (850W/m2, température des cellules à 25°C, et un spectre correspondant à AM1.5D) par l'Institut de l'énergie solaire à l'Université Polytechnique de Madrid (IES-UPM).
Ce résultat certifié par l'IES-UPM et corroboré par des mesures extérieures réalisées par l'Institut espagnol des systèmes photovoltaiques à concentration (ISFOC) à Puertollano, Espagne, dépasse "largement" l'annonce précédente de 32,0 %. La société dans laquelle Siemens possède une participation de 16 % a conçu une cellule muticouches qui se compose de 3 niveaux superposés en arséniure de gallium de manière à capter et convertir en électricité toutes les composantes de la lumière du soleil et non seulement la partie visible comme le fait le silicium cristallin. D'ailleurs, le rendement de conversion de ce dernier est en comparaison de l'ordre de 23 %. Semprius propose une conception unique de son module HCPV qui fait appel à une technologie "maison" de transfert par micro-impression. Ce processus a d'ailleurs permis à l'entreprise de produire la plus petite cellule solaire au monde - à peu près la taille d'une pointe de crayon - dans le but ensuite de l'intégrer dans des modules solaires ultra-performants.
