Un module BIPV en pérovskite coloré de 9 cm2 atteint un rendement de 13,9 %

D’après pv magazine international.

Des scientifiques de l’Institut de technologie de Karlsruhe (KIT), en Allemagne, ont utilisé une méthode de colorisation à base de pigments réfléchissants imprimés par jet d’encre pour fabriquer des modules solaires en pérovskite de petite surface destinés à être utilisés dans les systèmes photovoltaïques intégrés aux bâtiments (BIPV).

Les chercheurs ont déclaré avoir adapté l’approche de colorisation conventionnelle utilisée pour les cellules photovoltaïques en silicium cristallin aux cellules solaires à base de pérovskite. Elle consiste à imprimer par jet d’encre des couches colorées à partir de pigments sur la face en verre ordinaire de substrats en verre d’oxyde d’indium et d’étain (ITO) pré-modelés, puis à déposer la pile de couches PSC sur la face ITO du substrat. « Cette approche de la coloration est, en ce qui concerne la fabrication, largement indépendante de l’architecture de la cellule solaire », ont-ils expliqué.

Les universitaires ont utilisé de l’encre à base de pigments de couleur blanche, cyan, magenta et jaune. Une couche intermédiaire blanche réfléchissante a été incorporée entre la cellule solaire pérovskite et le film pigmentaire imprimé, afin d’obtenir une impression de couleur aussi proche que possible de la couleur ciblée tout en augmentant la luminosité. « Les projections de la représentation 3D montrent que l’impression de couleur des PSC avec la couche intermédiaire blanche est très proche de la couleur ciblée sur un fond blanc et nettement plus brillante et colorée que sans la couche intermédiaire blanche », ont-ils souligné.

Les performances des cellules solaires ont été analysées dans des conditions d’éclairage standard et celles des cellules colorées avec des couches de magenta et de jaune ont subi les pertes de rendement les plus faibles – entre 10 et 30 % – par rapport au rendement des cellules solaires de référence non colorées. Les dispositifs colorés en cyan ont enregistré les pertes les plus importantes, de l’ordre de 50 à 70 %. « Ces différences s’expliquent par le fait que les parties du spectre solaire qui sont réfléchies et donc perdues pour la photo-absorption dans la pérovskite ne sont pas du tout les mêmes », a déclaré le groupe de recherche.

« Jusqu’à présent, lors de la fabrication de cellules solaires pérovskites colorées, l’impression de couleur des dispositifs pour le spectateur dépendait fortement de l’angle de la lumière incidente », explique le coordinateur du projet de recherche, Helge Eggers. « Avec notre méthode, en revanche, la couleur utilisée est presque entièrement indépendante de l’angle d’incidence de la lumière solaire, mais a toujours la même apparence. »

La fabrication d’un petit module solaire en pérovskite coloré dans un écran optique à marbre blanc a été réalisée à l’aide de cinq cellules solaires interconnectées. Le module a une surface totale de 9 cm2 et une surface active de 4 cm2. Son rendement de conversion de puissance s’est avéré être de 13,9 %, soit 88,5 % de la moyenne des dispositifs de référence non colorés, dont le rendement est de 15,7 %. « Notre prototype met en évidence qu’une valeur esthétique élevée ne va pas nécessairement de pair avec une immense perte de rendement », ont déclaré les scientifiques. Les modules colorés avec des couleurs vives monochromes cyan, magenta, jaune, bleu, rouge et vert ont tous atteint des rendements proches de 12 %.

Tous les détails de la technique de coloration se trouvent dans l’article « Perovskite Solar Cells with Vivid, Angle-Invariant, and Customizable Inkjet-Printed Colorization for Building-Integrated Photovoltaics », publié dans RRL Solar.