Une cellule solaire tandem pérovskite-silicium atteint un rendement de 28,1 %

D’après pv magazine International

Sous l’égide de l’Université des Sciences et Technologies du Roi Abdallah (KAUST), des scientifiques ont atteint un rendement de conversion énergétique de 28,1 % pour une cellule solaire tandem pérovskite-silicium basée sur des wafers en silicium texturé.

« Texturer les wafers en silicium à l’aide de solutions alcalines constitue un processus bien établi dans l’industrie PV pour réduire les pertes par réflexion », indique le chercheur Michele De Bastiani à pv magazine. Il consiste à graver le silicium cristallin le long de directions cristallographiques précises, et à recouvrir la surface de pyramides de manière aléatoire mais d’une taille uniforme en vue de réduire la réflexion de la lumière sur la face avant, mais aussi d’améliorer le piégeage de la lumière et d’augmenter le courant de sortie de la cellule ainsi que la densité énergétique.

Dans la configuration d’une cellule tandem, la texturation contribue à atteindre des conditions synchronisées à un instant T, lorsque chacune des sous-cellules génère le même courant, à des valeurs plus élevées. Ce qui, par ricochet, entraîne une hausse des performances.

« Déposer directement des pérovskites hybrides sur des wafers texturés par l’intermédiaire de la solution n’est pas chose aisée, et il est essentiel de contrôler et d’affiner le texturage afin d’éviter les dérivations au sommet des pyramides », précise Michele De Bastiani. Il souligne par ailleurs qu’en raison de l’épaisseur du film pérovskite, le texturage des wafers réduit la nécessité d’élargir la bande interdite et les variations de la pérovskite.

Les universitaires ont construit la cellule inférieure sur des wafers de type n à zone flottante et double polissage. Le dispositif est formé d’une couche tampon d’oxyde d’étain(IV) (SnO2), d’une couche de transport d’électrons réalisée en buckminsterfullerène (C60), d’une couche de silicium amorphe (a-Si:H) pour passiver les surfaces du wafer déposées par dépôt chimique en phase vapeur assisté par plasma (PECVD) et d’un film pérovskite déposé à l’aide d’une solution.

Dans des conditions de luminosité standard, la cellule a atteint un rendement de 28,1 %, une tension de circuit ouvert de 1,851 mV, un courant de court-circuit de 18,9 mA/cm² et un facteur de remplissage de 80,1 %. Les chercheurs ont présenté leur technologie dans l’article « Monolithic Perovskite/Silicon Tandems with >28% Efficiency: Role of Silicon-Surface Texture on Perovskite Properties », récemment paru dans Advanced Energy Materials.

« La configuration de la cellule inférieure doit être ajustée pour s’adapter au traitement de la cellule supérieure en pérovskite, avec pour objectif une performance élevée du tandem », déclarent les scientifiques. Selon eux, quelques ajustements devraient permettre aux cellules en pérovskite-silicium d’atteindre des rendements plus élevés dans le futur.

Traduction assurée par Christelle Taureau.