Une cellule solaire triple jonction en pérovskite-pérovskite-silicium avec une tension en circuit ouvert supérieure à 2,8 V

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D’après pv magazine International

Des chercheurs de l’institut allemand Fraunhofer pour les systèmes d’énergie solaire (Fraunhofer ISE) ont mis au point une cellule solaire triple jonction présentant une configuration pérovskite-pérovskite-silicium. Cette cellule a affiché une tension en circuit ouvert supérieure à 2,8 V (pour les cellules classiques, cette valeur est comprise entre 0,7 et 0,8 V). « C’est un record pour ce type de cellules solaires. Cela montre que le photovoltaïque qui associe pérovskite et silicium présente un potentiel inexploité considérable », indique l’autrice principale de l’étude, Juliane Borchert.

Dans leur article « Monolithic Two-Terminal Perovskite/Perovskite/Silicon Triple-Junction Solar Cells with Open Circuit Voltage >2.8 V » paru dans ACS Publications, les chercheurs expliquent que l’absorbeur en pérovskite de la cellule a été construit à l’aide de matériaux en pérovskite présentant une bande interdite comprise entre 1,56 et 1,83 V. « Nous attirons l’attention sur le fait que les bandes interdites utilisées dans nos travaux ne correspondent pas aux bandes interdites optimales finales pour une cellule à triple jonction, préviennent les auteurs. L’intérêt de ces travaux réside davantage dans l’optimisation du processus et dans l’intégration de sous-cellules dans les cellules à triple jonction, mais aussi dans le fait que les résultats sont applicables à d’autres configurations en pérovskite. »

Les trois sous-cellules présentent trois architectures différentes. La cellule inférieure possède un substrat d’oxyde d’indium-étain (ITO), une couche de transport de trous (HTL) en poly-triarylamine (PTAA), une couche interfaciale en polymère PFN, un absorbeur pérovskite, une couche de transport des électrons (ETL) basée sur du buckminsterfullerène (C60) et une couche d’oxyde de zinc(IV) (SnO2) ainsi qu’un contact métallique en or.

La deuxième cellule est dotée d’une HTL en PTAA, d’une couche interfaciale en PFN, d’un absorbeur pérovskite, d’une ETL en C60, d’une couche en SnO2, d’une couche en ITO, d’un contact métallique en argent et d’un revêtement anti-reflet basé sur du fluorure de magnésium.

La cellule supérieure consiste en un substrat ITO, une couche à base de carbazole (2PACz), un absorbeur pérovskite, une ETL C60, une couche SnO2, une couche ITO, un contact métallique en argent et un revêtement anti-reflet basé sur du fluorure de magnésium.

Testée dans des conditions d’illumination standard, la cellule à triple jonction a atteint un taux de rendement énergétique de 20,0 %, une tension en circuit ouvert supérieure à 2,8 V, une densité de court-circuit de 8,9 milliampères par cm² ainsi qu’un facteur de remplissage d’environ 78 %.

« Une tension élevée indique que les caractéristiques physiques fondamentales de la cellule solaire sont adaptées et que les aspects fondamentaux nécessaires à une cellule solaire de très haut rendement sont réunis, affirment les chercheurs. Alors que notre projet de pérovskite-silicium a atteint le stade du développement à plus grande échelle de cellules solaires tandem en pérovskite-silicium et de la préparation à leur utilisation dans l’industrie, nous nous réjouissons de constater le potentiel considérable que présentent les cellules solaires à triple jonction pour l’évolution de ce concept dans le futur », a déclaré Stefan Glunz, directeur du département Photovoltaïque au Fraunhofer ISE.

« De nouvelles améliorations sont nécessaires pour atteindre le niveau des cellules à double jonction pérovskite/silicium et, à terme, le dépasser, expliquent les chercheurs dans leur article. Par ailleurs, la stabilité à long terme de ces cellules solaires dans des conditions de test standard et à des températures plus élevées doit faire l’objet de travaux ultérieurs. »

Traduction assurée par Christelle Taureau

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