Imec présente une cellule solaire en pérovskite inversée affichant un rendement de 24,3 %

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D’après pv magazine international.

L’institut de recherche belge Imec a mis au point une cellule solaire en pérovskite inversée avec une recombinaison non radiative et un contact d’interface amélioré.

La cellule présente une structure p-i-n, ce qui signifie que le matériau pérovskite de la cellule est déposé sur la couche de transport des trous, puis revêtu de la couche de transport des électrons, soit l’inverse d’une architecture classique n-i-p. Typiquement, les cellules solaires à pérovskite inversée affichent une grande stabilité mais ont pris du retard par rapport aux dispositifs classiques en termes de rendement de conversion et de performance de cellules.

En outre, le dispositif utilise une interface « supérieure » entre la pérovskite et la couche de transport des électrons en buckminsterfullerène (C60) et une interface « inférieure » entre la pérovskite et la couche de transport des trous en oxyde de nickel(II) (NiOx). Les deux interfaces ont été traitées avec un sel d’ammonium appelé chlorure de bi-thiophèneéthylammonium (TEACl). Les résultats ont fait l’objet d’une comparaison.

D’après les scientifiques, le traitement à deux couches a obtenu un rendement de conversion énergétique supérieur de 9 % par rapport à un dispositif de référence non traité.

« L’optimisation de ces interfaces peut par conséquent minimiser les pertes et améliorer l’extraction énergétique, avec pour résultat un rendement et une stabilité de fonctionnement accrus », indiquent les scientifiques, en soulignant que cette architecture crée une couche en pérovskite 2D au niveau de l’interface. Les cellules avec une telle configuration affichent généralement d’importantes énergies de liaison des excitons et sont la plupart du temps plus stables que les dispositifs 3D classiques en raison de la protection apportée par le ligands organiques.

Détaillée avec précision dans l’article « Minimizing the Interface-Driven Losses in Inverted Perovskite Solar Cells and Modules » publié dans ACS Energy Letters, la cellule a atteint un rendement de conversion énergétique de 24,3 %, une tension de circuit ouvert de 1,17 V, une densité de court-circuit de 24,5 mA/cm² et un facteur de remplissage de 84,6 %.

« Outre l’augmentation du rendement, nous avons observé une remarquable stabilité, constate Tom Aernouts, direction R&D de l’équipe Photovoltaïque couche mine. De fait, après 1 000 heures de fonctionnement en continu dans des conditions lumineuses de 1 sun, les dispositifs ont conservé 97 % de leurs performances, ce qui figure parmi les meilleurs résultats actuellement. »

Le groupe a aussi noté que la cellule a conservé 88 % de ses performances d’origine après 1 850 heures de fonctionnement, contre 55 % pour les cellules non traitées.

À partir de ces cellules, les universitaires ont construit un mini-module de 3,63 cm² qui a atteint un rendement de 22,6 % et un facteur de remplissage de 82,4 %. « Toutefois, la commercialisation de telles applications nécessite des techniques de transformation compatibles au niveau industriel et capables de surmonter les problèmes actuels de stabilité, entre autres », précisent-ils.

Traduction assurée par Christelle Taureau.

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