Des scientifiques coréens mettent au point une cellule solaire semi-transparente en pérovskite avec un rendement record de 22,02 %

D’après pv magazine international.

L’Institut coréen de recherche sur l’énergie (KIER) a annoncé qu’un groupe de ses chercheurs avait mis au point une cellule solaire semi-transparente en pérovskite destinée à des applications dans des dispositifs photovoltaïques tandem pérovskite-silicium bifacial.

Les cellules solaires semi-transparentes ont atteint un rendement certifié de 21,68 % et un rendement maximal record de 22,02 %. « Elles deviennent ainsi les cellules solaires à pérovskite à électrodes transparentes les plus efficaces au monde », a déclaré le groupe de recherche. « Elles ont également fait preuve d’une durabilité remarquable, avec plus de 99 % de leur efficacité initiale maintenue après 240 heures de fonctionnement. »

Dans l’article « Mitigating Intrinsic Interfacial Degradation in Semi-Transparent Perovskite Solar Cells for High Efficiency and Long-Term Stability », publié dans Advanced Energy Materials, les scientifiques expliquent que la nouveauté du dispositif semi-transparent réside dans la couche de transport des trous (HTL) basée sur le spiro-OMeTAD dopé au bis(trifluorométhanesulfonyl)imide de lithium (LiTFSI), qui a pour but d’améliorer la conductivité.

Les universitaires affirment avoir réussi à surmonter la dégradation interne induite par le dopant LiTFSI, qui entraîne une diffusion indésirable de l’ion lithium et qui aurait nui à l’efficacité de la cellule. Ils ont créé une configuration spéciale reliant la HTL à une couche tampon de trioxyde de molybdène (MoO3) et à des oxydes conducteurs transparents (TCO). Cette structure garantit la formation d’oxydes de lithium Li2O2 à la surface de la HTL, ce qui, selon eux, optimise le temps d’oxydation de la couche de transport des trous.

« La conversion des ions lithium en oxydes de lithium stables par une oxydation optimisée atténue la diffusion des ions lithium, améliorant ainsi la stabilité du dispositif », expliquent-ils. « Cette découverte révèle que l’oxyde de lithium, auparavant considéré comme un simple sous-produit de la réaction, peut en fait jouer un rôle crucial dans l’amélioration de l’efficacité et de la stabilité. »

Le groupe de recherche a construit la cellule avec un substrat composé de verre et d’oxyde d’indium-étain (ITO), un contact métallique en or (Au), une couche de transport d’électrons (ETL) basée sur l’oxyde d’étain(IV) (SnO2), un absorbeur pérovskite, la HTL spiro-OMeTAD, la couche tampon MoO3, un film d’oxyde conducteur transparent d’oxyde d’indium-zinc (IZO), et un autre contact métallique en or.

Testée dans des conditions d’exposition standard, la cellule a atteint un rendement de conversion d’énergie de 21,68 %, une tension en circuit ouvert de 1 139 V, une densité de courant de court-circuit de 23,74 A-cm2 et un facteur de remplissage de 80,1 %. Elle a également été capable de conserver environ 99 % de l’efficacité initiale après 400 heures de stockage dans l’obscurité.

Ce dispositif a ensuite été intégré dans deux cellules solaires tandem bifaciales pérovskite-silicium avec des configurations à quatre et deux jonctions. Les deux dispositifs ont atteint des rendements de 31,5 % et 26,34 % respectivement, dans des conditions où la lumière réfléchie par l’arrière correspondait à 20 % de la lumière solaire standard.

Les deux dispositifs reposent sur une cellule solaire inférieure à hétérojonction bifaciale en silicium (HJT) fournie par la société chinoise Jusung Engineering Ltd.

Traduit par Marie Beyer.