Des cellules solaires PV indoor en pérovskite affichent un rendement de 32 %

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D’après pv magazine International

Des scientifiques de la Mahidol University, en Thaïlande, ont développé des cellules solaires en pérovskite à triple cation pour des applications en milieu à faible luminosité, en suivant un processus de fabrication basé sur le dépôt d’un antisolvant et l’annelage thermique sous vide (vacuum thermal annealing – VTA).

« Le VTA permet d’obtenir une morphologie compacte, dense et dure tout en supprimant les pièges de charge sur les surfaces ainsi que les limites de grains, qui sont les principaux responsables des pertes d’excitons », expliquent-ils en insistant sur l’importance de la deuxième étape pour produire une couche pérovskite de haute qualité. « Comme l’intensité lumineuse en intérieur est au moins 300 fois inférieure à celle du soleil, la formation de pérovskite dense et homogène favorisée par l’annelage thermique sous vide est un plus. »

Les chercheurs ont appliqué le processus à l’aide d’une fiole à vide reliée à une pompe à vide à pression modulable et installée sur une table chauffante afin d’en réguler la température. Ils ont utilisé un matériau en pérovskite baptisé FA0.45MA0.49Cs0.06Pb(I0.62Br0.32Cl0.06)3 traité au bromure et au chlorure. À l’issue du traitement, sa largeur de bande était de 1,80 eV.

Les universitaires ont construit la cellule avec un substrat constitué d’oxyde d’étain dopé au fluor (FTO), une couche de transport d’électrons (ETL) basée sur de l’oxyde (SnO2) d’étain(IV), l’absorbeur pérovskite, une couche de transport des trous (HTL) en Spiro-OMeTAD, une électrode de surface en carbone et une autre couche en FTO. L’appareil présente une surface active de 0,04 cm².

Testée dans des conditions de luminosité intérieure à 1 000 lux, la cellule a affiché un rendement de conversion énergétique de 27,7 %, une tension de circuit ouvert de 0,93 V et un courant de court-circuit de 0,16 mA/cm², avec un pic de rendement atteignant 32,0 %. Un dispositif témoin sans traitement VTA a enregistré un rendement de 25,5 %, une tension de circuit ouvert de 0,91 V et un courant de court-circuit de 0,16 mA/cm², avec un pic de rendement de 30,7 %.

« Le traitement VTA permet de réduire la rugosité en surface ainsi que les pièges de charge dans le corps de la cellule et à la surface », déclare le groupe en référence aux performances supérieures de la cellule traitée par VTA. « Le VTA ouvre la voie à une formation en pérovskite solide et pourrait être adapté à différentes compositions de pérovskite pour des applications d’optoélectronique intéressantes dans la société d’aujourd’hui. »

La cellule solaire est détaillée dans l’article « Robust perovskite formation via vacuum thermal annealing for indoor perovskite solar cells », publié dans Scientific Reports.

Traduction assurée par Christelle Taureau. 

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