Une cellule solaire pérovskite atteint un facteur de remplissage record de 86,6%

D’après pv magazine international.

Un groupe de recherche australo-chinois a fabriqué une cellule solaire pérovskite de un centimètre carré avec un rendement de conversion de puissance certifié de 22,6 % et un facteur de remplissage moyen de 85,3 %. Le dispositif a été construit avec une couche de transport d’électrons en oxyde de titane dopé à l’azote (TiOxNy) visant à améliorer le transport de charges entre l’absorbeur pérovskite de la cellule et les électrodes.

« La couche de transport d’électrons TiOxNy a été obtenue par pulvérisation cathodique, et son coût est très faible, ce qui en fait une couche de transport d’électrons idéale pour les cellules solaires à pérovskite de grande surface », a déclaré l’un des auteurs de la recherche, Jun Peng, à pv magazine. « Je dirais que le TiOxNy est une couche de transport d’électrons idéale pour la production de masse de cellules pérovskites. Si le problème de la stabilité de la pérovskite peut être résolu à l’avenir, elle pourra être utilisée en tant que panneau pérovskite autonome et serait également parfaite pour servir de cellule supérieure pour les tandems pérovskite-silicium. »

Les films de TiOxNy ont été fabriqués en oxydant des films minces de nitrure de titane déposé par pulvérisation cathodique à une température de recuit contrôlée dans une atmosphère d’oxygène. “L’imagerie par microscopie électronique à transmission (MET) à haute résolution montre que le film ainsi déposé n’est pas complètement cristallin et présente un contraste amorphe ainsi qu’une distribution de particules cristallines avec des tailles caractéristiques allant de 10 nm à 20 nm”, ont écrit les scientifiques.

Les films ont été recuits à des températures allant de 300 à 550 degrés Celsius et ceux recuits à plus de 450 degrés Celsius présentaient une plus grande conductivité et une plus grande transmittance optique.

Le dispositif a été construit à partir d’un substrat en verre, d’une électrode en oxyde d’étain dopé au fluor (FTO), d’une couche de TiOxNy, du film de pérovskite et d’une couche mixte de transport de trous constituée de poly(3-hexylthiophène) et de phtalocyanine de cuivre.

La cellule championne a atteint un rendement de conversion d’énergie de 23,3 %, une tension en circuit ouvert de 1,193 volts, un courant de court-circuit de 22,80 mA cm2 et un facteur de remplissage de 86,6 %. « Il s’agit, à notre connaissance, du plus haut rendement certifié pour une cellule solaire en pérovskite de 1 cm2 et du plus haut facteur de remplissage rapporté pour une cellule en pérovskite, quelle que soit sa taille », soulignent les universitaires.

Une version non encapsulée de la cellule a également été capable de conserver 98,7 % de son efficacité initiale après 200 heures de fonctionnement dans des conditions d’éclairage standard. La stabilité a également été testée pour différentes configurations de dispositifs et toutes les cellules ont pu conserver plus de 90 % de leur efficacité initiale après 1 000 heures. « Bien que les tests de stabilité à la lumière et à la chaleur humide donnent des résultats prometteurs, ils ne sont pas suffisants pour garantir la stabilité des cellules pérovskites dans des conditions de fonctionnement réelles où les facteurs de stress thermiques, lumineux et d’humidité agissent simultanément », ont averti les universitaires.

« Nous n’avons pas encore estimé le coût de la cellule », a déclaré M. Peng à pv magazine.

Ladite cellule est décrite dans l’étude « Centimetre-scale perovskite solar cells with fill factors of more than 86 per cent », publiée dans Nature. Le groupe de recherche est composé de scientifiques de l’Université Sun Yat-sen en Chine et de l’Université nationale australienne.