Une cellule solaire tandem pérovskite atteint 27,1 % de rendement grâce au quenching au gaz

D’après pv magazine International

Des chercheurs du National Renewable Energy Laboratory (NREL) ont développé une cellule solaire entièrement en pérovskite dotée de films en pérovskite qui permet de présenter une densité de défauts plus faible et d’atteindre un rendement de conversion énergétique de 27,1 %.

Cette nouvelle cellule a été mise au point à partir d’une autre cellule solaire en pérovskite inversée présentant une structure p-i-n, laquelle avait été dévoilée par le groupe de chercheurs en septembre dernier. D’après eux, le dispositif était en mesure de conserver 87 % de son rendement d’origine après 2 400 heures de fonctionnement à 55 °C.

Concernant la nouvelle cellule, les scientifiques n’ont pas eu recours à un anti-solvant pour créer un film en pérovskite uniforme, mais au quenching au gaz, qui consiste à refroidir rapidement les parties d’un matériau à partir d’une température critique afin de les durcir. C’est une technique couramment utilisée pour conserver les propriétés associées à une structure cristalline ou à une distribution de phase.

« Le résultat a permis de répondre au problème de la séparation du brome et de l’iode, avec pour résultat un film pérovskite présentant de meilleurs caractéristiques structurelles et optoélectroniques, expliquent les chercheurs. Le processus de quenching au gaz, appliqué à des produits chimiques pour pérovskite à forte concentration en brome, force les cristaux à s’agglutiner, à se serrer les uns contre les autres de haut en bas, de sorte qu’ils ne forment plus qu’un seul grain, ce qui réduit de manière significative le nombre de défauts. »

Grâce à cette approche, les scientifiques ont pu atteindre un rendement de 20 % pour la couche à large bande interdite, laquelle a également affiché une bonne stabilité de fonctionnement, avec moins de 5 % de dégradation sur 1 100 heures.

Reliée à un cellule inférieure en pérovskite à bande interdite étroite de 1,25 eV, la couche pérovskite a même été capable de porter le rendement global de la cellule à 27,1 % et sa tension de circuit ouvert à 2,2 V.

« La méthode du quenching au gaz constitue un moyen générique d’améliorer les performances des cellules solaires en pérovskite à large bande interdite », précisent les chercheurs. L’article « Compositional texture engineering for highly stable wide-bandgap perovskite solar cells », récemment paru dans la revue Science, présente leurs travaux.

« Cette nouvelle approche de croissance a mis en lumière le potentiel des dispositifs tandem haute performance entièrement en pérovskite et ont fait progresser le développement d’autres architectures tandem à base de pérovskite, comme celles qui utilisent du silicium », concluent-ils.

Traduction effectuée par Christelle Taureau.