Une cellule solaire au sélénosulfure d’antimoine d’une efficacité de 10,7 %

D’après pv magazine International

Des chercheurs de l’Université des sciences et technologies de Chine (USTC) et de l’Université de Wuhan ont mis au point une cellule solaire à base de sélénosulfure d’antimoine (Sb2(S,Se)3). Ils affirment que cette nouvelle cellule est le dispositif photovoltaïque le plus efficace jamais construit à base d’antimoine et qu’elle est le premier candidat sérieux à s’approcher de la production commerciale parmi toutes les cellules solaires à couche mince reposant sur un matériau stable et abondant sur terre. Le Sb2(S,Se)3 a une bande interdite accordable de 1,1 à 1,7 eV, ce qui est optimal pour la récolte de la lumière solaire, et une épaisseur d’environ 500 nanomètres, ce qui permet d’augmenter l’absorption du rayonnement lumineux. Les scientifiques ont obtenu un taux d’efficacité de 10,7 % en utilisant des fluorures de métaux alcalins comme additifs dans le dépôt des films minces de Sb2(S,Se)3.

« Nos études mécanistiques montrent que la morphologie et la cristallinité considérablement améliorées des films, ainsi que la passivation et la réduction des défauts, sont responsables de l’amélioration des performances, ont déclaré les scientifiques dans l’étude “Regulating Energy Band Alignment via Alkaline Metal Fluoride Assisted Solution Post-Treatment Enabling Sb2(S,Se)3 Solar Cells with 10.7% Efficiency“, qui a été récemment publié dans Advanced Energy Materials. Cette approche permet de manipuler le gradient S/Se dans les films et crée un alignement énergétique favorable qui facilite le transport des porteurs ».

Ils ont fabriqué le dispositif avec une couche tampon à base d’oxyde de sulfure de zinc (Zn(O,S)) et de sulfure de cadmium (CdS). Ils ont synthétisé la couche d’absorption Sb2(S,Se)3 par la méthode de dépôt hydrothermique et ont utilisé du Spiro-OMeTAD pour la couche de transport des trous. Ils ont ensuite assemblé la cellule avec une couche d’or (Au) déposée par évaporation thermique. La cellule présentait une tension en circuit ouvert de 0,673 V, un courant de court-circuit de 23,7 mA par cm2 et un facteur de remplissage de 66,8 %. Selon les scientifiques, elle a conservé environ 93 % de son efficacité initiale après 30 jours de stockage.

À titre de comparaison, ils ont construit une cellule de référence sans fluorures de métaux alcalins comme additifs. Elle présentait un rendement de conversion de l’énergie de 9,2 %, une tension en circuit ouvert de 0,663 V, un courant de court-circuit de 22,2 mA par cm2 et un facteur de remplissage de 62,6 %. Elle a également été capable de conserver environ 89 % de son efficacité initiale. « Cette étude établit une nouvelle approche de post-traitement très efficace pour les cellules solaires Sb2(S,Se)3 et pourrait être utile pour la fabrication d’autres types de cellules solaires à chalcogénure métallique », ont déclaré les universitaires.