« Révolutionnaire », des scientifiques améliorent la stabilité des cellules solaires à pérovskite

En vigueur depuis le 4 novembre 2016, l’Accord de Paris énonce un certain nombre de buts, tels que le maintien du réchauffement planétaire à 1,5 °C. Afin d’atteindre cet objectif, il est indispensable réduire notre dépendance aux ressources fossiles, en se tournant vers des dispositifs utilisant des EnR, notamment l’énergie solaire. Pour augmenter la production d’électricité à partir de cette énergie renouvelable, le déploiement de solutions photovoltaïques doit être accéléré et des dispositifs plus performants doivent être mis au point. Parmi les cellules photovoltaïques bénéficiant d’un rendement particulièrement élevé, on peut citer celles à pérovskite. Si ces dernières ne peuvent pas encore être commercialisées en raison de leur côté fragile, des scientifiques de l’Université Rice, à Houston, ont réussi à développer une solution innovante pour améliorer significativement leur stabilité.

Un mélange d’iodure de plomb formamidinium et de pérovskite bidimensionnelle

Selon Aditya Mohite, professeur en génie chimique et biomoléculaire de l’Université Rice, « les cellules solaires à pérovskite ont le potentiel de révolutionner la production d’énergie, mais parvenir à une stabilité à long terme constitue un défi de taille ». Pour rendre ces cellules plus stables, lui et son équipe ont mis au point une méthode consistant à mélanger de la pérovskite bidimensionnelle (2D) avec l’iodure de plomb formamidinium (FAPbI3). Cette technique leur a permis d’améliorer la durabilité de la cellule et de créer un film photovoltaïque de grande qualité. À noter que le FAPbI3 est stable chimiquement, mais instable structurellement. Comme l’explique Isaac Metcalf, un étudiant diplômé en science des matériaux et auteur principal de l’étude, il peut donc se briser en réorganisant ses molécules et en formant un autre cristal. Grâce à l’ajout de la pérovskite 2D, les chercheurs de Rice ont réussi à pallier cette faiblesse.

Des tests concluants et très prometteurs

Pour évaluer l’efficacité de leur méthode, les scientifiques de l’Université Rice ont procédé à des tests. Les résultats ont montré que l’efficacité des cellules solaires constituées d’iodure de plomb formamidinium et de pérovskite 2D n’a diminué que de 3 %, pendant plus de 1 000 heures de fonctionnement à des températures avoisinant 85 °C. Par ailleurs, elles n’ont subi aucune dégradation après 20 jours d’exposition à la lumière du soleil, contrairement aux cellules sans pérovskite bidimensionnelle qui ont commencé à se détériorer après seulement 2 jours d’utilisation. Grâce à l’ajout d’une couche d’encapsulation, les chercheurs sont parvenus à améliorer davantage leur stabilité et ont réalisé une étape importante vers la commercialisation de cette technologie.

Une méthode améliorant l’efficacité des cellules solaires

Hormis la durabilité, la méthode utilisée par l’équipe de scientifiques a permis d’améliorer le rendement des cellules solaires. En effet, bien que la pérovskite 2D ne puisse pas capter efficacement la lumière du soleil, en modélisant le film photovoltaïque FAPbI3 avec ce cristal bidimensionnel, les chercheurs ont pu réduire les désordres internes et optimiser son efficacité, en améliorant sa réponse à l’éclairage.

Isaac Metcalf, a graduate student in Materials Science and Nanoengineering, is advancing perovskite solar cell technology with his latest paper featured on the cover of Science. Read here: https://t.co/NF5pURRrQJ pic.twitter.com/WXKQe49mse

— Rice University Graduate & Postdoctoral Studies (@RiceGradSchool) July 11, 2024

Pour information, le traitement des cellules solaires à pérovskite s’effectue à des températures relativement faibles (moins de 150 °C). Ce qui rend leur fabrication plus aisée que celle des panneaux photovoltaïques en silicium et réduit l’utilisation de ressources et, par conséquent, leurs coûts de production. Que pensez-vous de ces recherches pour l’amélioration du photovoltaïque ? Je vous invite à nous donner votre avis, vos remarques ou nous remonter une erreur dans le texte, cliquez ici pour publier un commentaire .