Une cellule solaire pérovskite flexible entièrement imprimable atteint un rendement de 17,6%

D’après pv magazine international.

Des chercheurs de l’université de Victoria, au Canada, ont construit une cellule solaire pérovskite flexible à partir d’un substrat en polyéthylène téréphtalate (PET) dans un processus de fabrication à l’air ambiant.

Ils ont expliqué que le PET est moins cher que le polyéthylène naphtalate (PEN) couramment utilisé dans les substrats pour cellules solaires flexibles, ce dernier ayant toutefois l’avantage d’être plus stable thermiquement au cours du processus de production. Le PET, en revanche, a une tolérance de température maximale de 100 °C et peut supporter des procédures de dépôt en dessous de ce seuil.

Pour cette raison, le groupe de recherche a choisi une architecture de cellule avec un substrat composé de PET et d’oxyde d’indium et d’étain (ITO), une couche de transport d’électrons (ETL) à base d’oxyde d’étain (SnO2), un absorbeur pérovskite de méthylammonium et d’iodure de plomb (MAPbI3), une couche de transport de trous Spiro-OMeTAD (HTL), et un contact métallique en or (Au).

Ils ont déposé la couche de SnO2 par recuit à 100 °C, le Spiro-OMeTAD à 50 °C et l’absorbeur de pérovskite à 100 °C par un revêtement de sels d’acétate/chlorure dans une filière à fente. « Le composant acétate de cette encre se transforme en gaz pendant le processus de dépôt de pérovskite, créant une pression positive locale et éloignant la poussière de la zone de dépôt », expliquent-ils. « Le dépôt de pérovskite à partir de cette encre ne nécessite ni salle blanche ni atmosphère inerte. Le composant chlorure, en revanche, améliore la dynamique de cristallisation du film ».

Le groupe a construit une cellule avec une surface active de 0,049 cm2 et un réactif connu sous le nom de chlorure de phényltriméthylammonium (PTACl). « En ajoutant du PTACl à la solution colloïdale de SnO2, nous avons observé un doublement de la taille des agglomérats, ce qui indique que l’agent de transfert de phase a effectivement augmenté l’interaction particule-particule dans la solution colloïdale », a déclaré le groupe.

Testé dans des conditions d’éclairage standard, le dispositif souple en pérovskite a atteint un rendement de conversion d’énergie de 17,6 %, une tension en circuit ouvert de 0,95 V, une densité de courant en court-circuit de 23 mA cm-2 et un facteur de remplissage de 80 %.

Les scientifiques ont également construit un dispositif de 1 cm2 avec la même configuration, montrant une efficacité de 12,7 %, une tension en circuit ouvert de 0,97 V, une densité de courant de court-circuit de 21,7 mA cm-2 et un facteur de remplissage de 60,2 %. Selon eux, la perte du facteur de remplissage par rapport au dispositif plus petit est due à la résistance accrue du substrat d’ITO, qui, selon eux, peut être encore améliorée grâce à une meilleure conception des électrodes.

« L’incorporation du catalyseur de transfert de phase PTACl dans la solution colloïdale de SnO2 a amélioré l’interaction particule-particule, augmentant la couverture de SnO2 et renforçant la liaison avec la couche de pérovskite », ont-ils souligné, ajoutant que les recherches futures devraient se concentrer sur le remplacement du MAPbI3 par des matériaux de pérovskite plus stables.

Le dispositif a été présenté dans l’étude « Enhanced Particle-to-Particle Interaction of Tin Oxide Electron Transporter Layer for Scalable Flexible Perovskite Solar Cells » (Amélioration de l’interaction particule à particule de la couche de transport d’électrons de l’oxyde d’étain pour des cellules solaires flexibles et évolutives), publiée dans RRL Solar.

Traduit par Marie Beyer.