Mini panneaux solaires en pérovskite avec un rendement de 18,4%

Les scientifiques de l’Institut de recherche sur l’énergie de l’Université technologique de Nanyang à Singapour ont mis au point un mini module solaire à base de pérovskites évaporées thermiquement, avec un rendement de 18,4% et un facteur de remplissage géométrique (GFF) d’environ 91%. Ils estiment que ce panneau représente un pas en avant dans l’industrialisation des mini-modules en pérovskite.

Les chercheurs ont décrit le panneau spécial dans “Design of Perovskite Thermally Co-Evaporated Highly Efficient Mini-Modules with High Geometric Fill Factors”, récemment publié dans Solar RRL. Il a une surface active de 6,4 cm2 et est basé sur l’iodure de plomb de méthyl-ammonium co-évaporé (MAPbI3).

« Des films minces de MAPbI3 avec une épaisseur optimisée de 750 nm », indique la chercheuse Annalisa Bruno à pv magazine. « Les films ont été utilisés pour construire des cellules solaires avec une disposition ‘n-i-p’ sur des substrats de verre d’oxyde d’étain dopé au fluor (FTO). »

Les chercheurs ont noté qu’une forte baisse de l’efficacité du module – d’environ 19% à 15% – se produit lorsque les cellules sont mises à l’échelle jusqu’à 7,5 cm2. Cela est dû à la résistance des feuilles de FTO, qui détermine la baisse du facteur de remplissage. Afin de résoudre ce problème, les scientifiques ont adopté une conception modulaire basée sur l’optimisation de la taille des sous-cellules et des zones mortes.

« Cela a permis d’augmenter de 40 fois les surfaces actives de notre cellule solaire pérovskite à évaporation thermique avec un module solaire pérovskite de conception appropriée ; les pertes de rendement de conversion de puissance sont aussi faibles que 0,7% », explique Annalisa Bruno.

Ils ont augmenté la taille des cellules en conservant une forme rectangulaire et une largeur constante. « La conception soignée des zones actives et la grande uniformité du film de pérovskite co-évaporé peuvent garantir des pertes minimales d’efficacité énergétique lors de la mise à l’échelle », signalent les chercheurs.

Le facteur de remplissage élevé est assuré par le fait que le nombre de sous-cellules dans le module peut être augmenté, grâce à la conception modulaire. Cependant, cela fait baisser le facteur de remplissage géométrique, en raison du nombre plus élevé de connexions.

« En même temps, la réduction des zones mortes en diminuant le nombre de connexions et en réduisant la largeur entre les sous-cellules peut augmenter considérablement le GFF », ajoute le chercheur Subodh Mhaisalkar. « Notre procédé de marquage par gravure laser pourrait garantir une largeur de zone morte de 0,06 cm, ce qui permettrait d’atteindre un GFF de 91% ».

Lors d’expériences précédentes, les scientifiques ont obtenu un GFF de 72%. Le même groupe a déclaré en avril qu’il avait développé des panneaux solaires opaques et semi-transparents en pérovskite qui pouvaient être facilement intégrés dans une série de contextes urbains, y compris les façades de bâtiments, les portes et les fenêtres. Les mini-panneaux de 21 cm2 sont également constitués de cellules solaires pérovskites à base de méthyl-ammonium et d’iode plomb (MAPbI3).