D’après pv magazine international.
Des scientifiques de l’institut de recherche allemand Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie GmbH ont mis au point une nouvelle technique de dépôt d’encre à base de précurseurs permettant d’améliorer la qualité des couches dans les cellules solaires à pérovskite halogénée. Dans leur étude « Ink Design Enabling Slot-Die Coated Perovskite Solar Cells with >22% Power Conversion Efficiency, Micro-Modules, and 1 Year of Outdoor Performance Evaluation », récemment parue dans Advanced Energy Materials, les chercheurs indiquent avoir utilisé une encre précurseur de triiodure de plomb formamidinium (FAPbI3) à base de 2-méthoxyéthanol dans le processus de revêtement slot-die.
Le slot-die est un processus de revêtement utilisé pour déposer des couches fines et uniformes en limitant les pertes en matériaux et les coûts de fonctionnement.
« Le slot-die coating est l’un des processus les plus prometteurs permettant le revêtement feuille à feuille (« sheet-to-sheet ») ou rouleau à rouleau (« roll-to-roll ») continu, ainsi que la technologie des dispositifs optoélectroniques aptes à être traités en solution, tels que les dispositifs d’électronique organique et les cellules solaires en polymères », explique l’équipe, en précisant que le revêtement par centrifugation est le processus habituellement utilisé dans le secteur pour la fabrication des cellules à pérovskite.
D’après les chercheurs, cette nouvelle encre précurseur permet d’éviter l’effet rainure qui survient généralement sur les dispositifs solaires à pérovskite avec le slot-die et produit des formes irrégulières sur les couches de pérovskite fraîchement déposées.
« Les rainures sont un effet souvent observé en aval au niveau du ménisque lorsqu’il y a un déséquilibre des forces visqueuses et capillaires entre l’encre, le slot-die et le substrat », déclarent-ils.
Ils ont donc ajusté la viscosité de l’encre à l’aide d’acétonitrile (ACN) concentré à 46 %. Le composé a agi comme un cosolvant sur la couche mince de FAPbI3, améliorant ses qualités ainsi que l’homogénéité de la couche.
Le groupe allemand a appliqué cette technique à une cellule solaire de petite surface qui a atteint un rendement de conversion énergétique de 22,54 %. Il s’agirait à ce jour de la valeur certifiée la plus élevée pour une cellule solaire à pérovskite revêtue par slot-die. De plus, le dispositif a enregistré une tension de circuit ouvert de 1,088 V, un courant de court-circuit de 24,9 mA cm² et un facteur de remplissage de 83,1 %. Ces résultats ont été confirmés par le CalLab de l’institut allemand Fraunhofer ISE.
L’équipe a également construit des mini-modules d’une surface active de 12,7 cm² présentant un rendement de 17,1 %.
« Des tests de stabilité en extérieur avec un MPPT continu sont menés pendant une année complète sur des dispositifs encapsulés. Il est prouvé que ces dispositifs conservent près de 100 % de leurs performances d’origine durant l’hiver et le printemps, puis s’ensuit une baisse significative des performances au cours des mois d’été, plus chauds », précisent les scientifiques.
Les universitaires prévoient dans le futur d’adapter cette technologie à des surfaces plus grandes et d’évaluer les performances dans différentes conditions d’exposition à long terme.
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