Les résultats, publiés dans la revue Advanced Energy Materials, décrivent une méthode pour améliorer le rendement de conversion des cellules solaires semi-transparentes qui peinent à dépasser les 20 %. L’intérêt de cette recherche réside dans le fait que ces composants électroniques pourraient un jour permettre de concevoir des panneaux solaires efficaces pouvant être intégrés directement dans la construction des bâtiments, par exemple, en faisant office de fenêtres ou de murs. Pour parvenir à leur exploit, les chercheurs se sont intéressés à la pérovskite qui est un matériau bon marché et plus abondant sur Terre par rapport au silicium. Qui plus est, il s’agit d’un minéral capable d’offrir des rendements énergétiques élevés.
Des électrodes transparentes
Dans le cadre de cette nouvelle recherche, les scientifiques du département de recherche sur les technologies photovoltaïques de l’Institut coréen de recherche sur l’énergie ont collaboré avec le laboratoire d’intelligence artificielle et de sciences énergétiques computationnelles du même institut. Le groupe a développé des cellules solaires semi-transparentes qui intègrent des électrodes transparentes. Mais cette conception a l’inconvénient d’entraver les performances de la couche transporteuse de trous. Également connue sous le nom de couche tampon anodique, cette dernière joue un rôle important dans une cellule à pérovskite en permettant le transfert des trous photogénérés vers le circuit externe.
Une couche d’oxyde métallique
Pour prévenir ce problème de baisse de performance, les chercheurs ont équipé leur cellule semi-transparente d’une couche d’oxyde métallique. Celle-ci a été utilisée comme tampon entre la couche transporteuse de trous et la couche d’électrode transparente. Encore une fois, les ingénieurs ont fait face à un nouveau problème : la baisse de la charge pouvant être transportée par la cellule. À cela s’ajoutait un manque de stabilité. Grâce à l’aide du laboratoire d’intelligence artificielle et de sciences énergétiques computationnelles du KIER, l’équipe a réussi à perfectionner la conception de leur composant.
Un rendement record
Concrètement, ils ont utilisé de l’oxyde de lithium comme tampon entre la couche transporteuse de trous et la couche d’électrode transparente. Résultats, la cellule solaire nouvellement conçue a atteint un rendement de conversion de 21,68 %, ce qui constitue un record dans l’univers des cellules photovoltaïques semi-transparentes. Comme si cela ne suffisait pas, le dispositif a fait preuve d’une stabilité sans précédent pour une cellule solaire transparente à pérovskite. Il a pu tenir 400 heures dans un environnement sombre sans montrer le moindre signe de dégradation et plus de 240 heures dans des conditions de fonctionnement permanent.
Par ailleurs, les chercheurs ont intégré leur nouvelle cellule solaire à des cellules solaires en tandem pour que l’ensemble puisse capter la lumière du soleil des deux côtés. Le rendement de conversion a alors été de 31,5 % pour une cellule à quatre bornes, contre 26,4 % pour une cellule à deux bornes. Plus d’infos : onlinelibrary.wiley.com. Que pensez-vous de ces recherches pour améliorer les cellules solaires ? Nous vous invitons à nous donner votre avis, vos remarques ou nous remonter une erreur dans le texte, cliquez ici pour publier un commentaire .