Une nouvelle cellule solaire tandem pérovskite étain-plomb avec un rendement supérieur à 28 %

L’amélioration du rendement et de la longévité des panneaux solaires est importante alors que le monde ambitionne d’atteindre la neutralité carbone à l’horizon 2050. En effet, l’électricité produite à partir de ces dispositifs photovoltaïques est propre et durable. Conscient de cette réalité, un groupe de recherche dirigé par l’université de Toronto, au Canada, a publié dans la revue Nature Energy une nouvelle étude intitulée « Diamine chelates for increased stability in mixed Sn–Pb and all-perovskite tandem solar cells ». Comme son titre le suggère, celle-ci porte sur la création d’une cellule solaire tandem entièrement pérovskite, à base de pérovskite étain-plomb, en vue d’améliorer la stabilité des modules solaires.

Plusieurs institutions impliquées

À noter qu’en plus de cette université canadienne, le projet de recherche a vu la participation de l’Université de Tolède (Espagne), de l’Université de Washington (États unis), du Laboratoire national Lawrence Berkeley (États-Unis) et du Georgia Institute of Technology (États-Unis). Des scientifiques de l’Université du Massachusetts à Amherst (États-Unis), de l’Université des sciences et technologies du roi Abdallah (Arabie Saoudite) et de l’Université du Tohoku (Japon) y ont également contribué. L’approche adoptée par l’équipe est innovante dans la mesure où elle repose sur la conception d’un dispositif tandem entièrement pérovskite avec une cellule inférieure à large bande interdite à base de pérovskite étain-plomb (Pb-Sn).

Une conception unique en son genre

En optant pour une telle conception, les scientifiques cherchaient à réduire les défauts liés à la passivation ainsi que la perte de recombinaison d’interfaces. Pour ce faire, ils ont mis en œuvre une technique entièrement nouvelle dans le domaine des cellules solaires à pérovskite. Ted Sargent, co-auteur de l’étude, et ses collègues ont ajouté des zones partiellement non-conductrices et non fonctionnelles au dispositif photovoltaïque qu’ils ont mis au point afin d’empêcher la dégradation de la partie pérovskite située en dessous. Comme si cela ne suffisait pas, ils ont déposé de la diamine à la surface de la cellule à pérovskite qui contient de l’étain.

Des résultats intéressants

L’ajout de ce type de polyamine leur a permis de se débarrasser des excès d’étain et d’équilibrer le rapport étain/plomb. En effet, la cellule inférieure est à base d’étain et de plomb. Pour évaluer l’efficacité de la conception, le groupe de recherche a exposé la cellule nouvellement conçue à un éclairage solaire simulé sans refroidissement pendant 1000 heures. Les résultats se sont avérés prometteurs puisque le dispositif a conservé plus de 90 % de son efficacité. Les chercheurs ont aussi mesuré un rendement de conversion de 28,83 % ainsi qu’une densité de courant de court-circuit de 15,59 mA/cm² et un facteur de remplissage de 83,4 %. La tension en circuit ouvert s’élevait quant à elle à 2,19 V. Plus d’infos : nature.com et sur Sargent Group. Une étude très intéressante pour l’avenir du photovoltaïque, vous ne trouvez pas ? Je vous invite à nous donner votre avis, vos remarques ou nous remonter une erreur dans le texte, cliquez ici pour publier un commentaire .