Les cellules solaires à pérovskite constituent actuellement une excellente alternative à celles en silicium et se présentent comme l’avenir de l’industrie du photovoltaïque. Elles ont vu le jour en 2009, grâce aux travaux de Tsutomu Miyasaka, et en seulement une décennie, leur rendement est passé d’environ 3 % à plus de 25 %, selon des chiffres publiés dans le magazine scientifique de l’Université de Fribourg. Toutefois, contrairement aux panneaux photovoltaïques à base de silicium, elles souffrent encore d’une certaine fragilité. Pour pallier cette faiblesse et optimiser la production d’électricité verte, un groupe de chercheurs dirigé par l’Université de Toronto a mis au point une cellule solaire tandem entièrement en pérovskite. Pour cela, il a utilisé des méthodes innovantes, telles que la chélation de diamines.
Une cellule solaire tandem entièrement en pérovskite
Si les cellules photovoltaïques tandem classiques comprennent du silicium et un autre semi-conducteur à large bande interdite, celle du groupe de scientifiques dirigé par l’Université de Toronto fonctionne essentiellement à partir de pérovskite étain-plomb. Elle est constituée de deux absorbeurs à large et à faible bande interdite, réalisés à partir de ce minéral. Outre ces deux éléments, le dispositif photovoltaïque est constitué d’autres matériaux, tels que l’acide phosphonique, l’or, l’oxyde de nickel, d’étain et d’indium, le buckminsterfullerène ou le chélate de diamine. Ce dernier permet, entre autres, de mieux équilibrer le rapport étain-plomb de la cellule PV.
Un rendement de 28,83 %
Lors des tests réalisés sur la cellule photovoltaïque tandem à pérovskite dans des conditions d’éclairage standard, les chercheurs ont mesuré son rendement à 28,83 %. La tension en circuit ouvert, la densité de courant de court-circuit et le facteur de remplissage, quant à eux, ont atteint respectivement 2,19 V, 15,59 mA/cm² et 83,4 %. Les scientifiques ont également remarqué que le dispositif PV est capable de maintenir jusqu’à 90 % de ses performances pendant environ 1 000 heures, toujours dans des conditions d’éclairage standard et sans refroidissement. À noter que la couche de diamine joue un rôle important dans le rendement de la cellule. En effet, elle permet de créer un film de pérovskite dopé, facilitant l’extraction des électrons et réduisant la recombinaison non radiative.
Une cellule solaire plus stable
La diamine participe à l’équilibre étain-plomb de la cellule et à l’optimisation de ses performances, mais aussi à sa protection et à sa stabilité opérationnelle. D’après le co-auteur de l’étude, Lei Chen, ce composé chimique supprime l’oxydation et forme une barrière particulièrement résistante. Ses caractéristiques seraient similaires à celles de la structure de contact arrière d’émetteur passivé des cellules PV à base de silicium. En créant un nouveau mécanisme de passivation, il rend le dispositif plus stable et le perfectionne. Cette innovation pourrait résoudre l’un des principaux inconvénients des panneaux photovoltaïques en pérovskite, leur fragilité, qui freine leur commercialisation et leur production à grande échelle.
Pour information, hormis les chercheurs de l’Université de Toronto, l’équipe qui s’est penchée sur la conception de cette cellule en pérovskite comprend des universitaires de nombreuses universités. Parmi elles : l’Université de Tohoku (au Japon), de l’Université King Abdullah (en Arabie Saoudite), de l’Université de Tolède, du Lawrence Berkeley National Laboratory, de l’Université du Massachusetts, du Georgia Institute of Technology et de l’Université de Washington. Retrouvez cette étude sur nature.com. Une avancée significative pour cette technologie photovoltaïque qui pourrait révolutionner le secteur de l’énergie solaire dans le futur, qu’en pensez-vous ? Je vous invite à nous donner votre avis, vos remarques ou nous remonter une erreur dans le texte, cliquez ici pour publier un commentaire .
