Une nouvelle façon de produire des cellules pérovskite bicouche 3D/2D, pour un rendement de 24,5 %

D’après pv magazine International

Les cellules solaires en pérovskite sont connues pour leur rendement élevé, mais aussi pour leur instabilité en présence de lumière, d’humidité et de chaleur. Des ingénieurs de la Rice University, aux États-Unis, viennent de mettre au point une méthode qui promet la production de cellules photovoltaïques en pérovskite bicouche stables et efficaces.

Les scientifiques ont trouvé le solvant qui permet d’appliquer une couche supérieure de pérovskite 2D sans détruire la couche 3D inférieure.

« C’est l’idéal pour les cellules flexibles et bifaciales, lorsque la luminosité arrive des deux côtés, mais aussi pour les cellules à contact arrière, a expliqué le chercheur Aditya Mohite. Les pérovskites 2D absorbent les photons bleus et visibles, tandis que la face 3D absorbe le proche infrarouge. Réaliser une cellule bicouche traitée en solution lorsque les deux couches sont faites du même matériau constitue une véritable gageure. Le problème, c’est qu’elles se dissolvent toutes les deux dans les mêmes solvants. Lorsque vous placez une couche bidimensionnelle par-dessus une couche 3D, le solvant détruit la couche inférieure. Mais notre nouvelle méthode a résolu cette difficulté. »

Les cellules 3D/2D mesurent environ 1 micron d’épaisseur, sans compter le substrat en verre, et affichent un rendement de conversion de 24,5 %. Après avoir été exposées en laboratoire à l’équivalent de la lumière du soleil pendant plus de 2 000 heures, ces cellules n’auraient même pas enregistré une dégradation de 1 %. Les chercheurs tablent sur le fait que leur découverte sera compatible avec les techniques de fabrication rouleau à rouleau (roll-to-roll).

Les chercheurs américains ont mis au point un solvant qui permet l’application d’une couche supérieure 2D sur une cellule solaire en pérovskite. Les cellules intègrent ainsi la stabilité des cellules pérovskite bidimensionnelles et l’efficacité des cellules 3D sans détruire la couche inférieure 3D, ce qui les rapproche de la commercialisation.

D’après les scientifiques, cette méthode leur apporte une « maîtrise prodigieuse » qui facilite le développement de couches en pérovskite. Ils décrivent leurs découvertes dans « Deterministic fabrication of 3D/2D perovskite bilayer stacks for durable and efficient solar cells », récemment publié dans Science.

« Cela nous permet de maîtriser le flux de charge et d’énergie non seulement pour les cellules solaires, mais aussi pour les dispositifs optoélectroniques et les LED », a ajouté Aditya Mohite. Selon les chercheurs, la clé pour trouver le solvant permettant de déposer une couche 2D sur une cellule pérovskite sans endommager la couche inférieure 3D réside dans l’équilibre entre deux propriétés du solvant lui-même. « En trouvant la corrélation entre les deux, vous découvrez qu’il existe environ quatre solvants qui permettent de dissoudre des pérovskites et de les appliquer par centrifugation sans détruire la couche 3D ».

Les scientifiques pensent que les nouvelles cellules devraient être utiles à la production d’hydrogène vert, aux applications solaires hors réseau, aux drones, et au PV intégré au bâtiment (BIPV).

Traduction assurée par Christelle Taureau.