D’après pv magazine International
Un groupe de scientifiques de l’université de Zhejiang en Chine a mis au point une cellule solaire tandem pérovskite-silicium, qui utilise des substrats de silicium texturés pour améliorer l’ingénierie de l’interface entre le dispositif pérovskite supérieur et la cellule inférieure en silicium.
L’architecture proposée utilise des contacts submicroniques à base de nanosphères de silice (SiOX) pour réguler les substrats en silicium qui présentent des pyramides en forme d’iceberg sur la cellule supérieure en pérovskite, ce qui représente un défi pour la production commerciale dans les processus de fabrication photovoltaïque standard.
« Le silicium texturé industriellement (ITS), caractérisé par des pyramides de taille micrométrique, offre une solution plus attrayante et plus rentable », ont souligné les chercheurs. « Ces substrats peuvent être produits directement dans le cadre des processus de fabrication existants des cellules en silicium, ce qui garantit leur évolutivité et leur compatibilité avec les pratiques industrielles établies. De plus, la surface texturée industriellement améliore la capture de la lumière, ce qui pourrait améliorer l’efficacité des cellules solaires tandem. »
Les nanosphères de SiOX ont été utilisées pour remplir les creux des pyramides de silicium, ce qui améliorerait la couverture des monocouches auto-assemblées (SAM) de la cellule et permettrait un dépôt « plus efficace » de la pérovskite. Dans des recherches précédentes, des nanoparticules d’oxyde d’alumine (Al₂O₃) ou du polyméthacrylate de méthyle (PMMA) étaient utilisés à cette fin. Par rapport à ces deux composants, le SiOX aurait la capacité de se déposer dans les vallées pyramidales de la surface texturée du silicium pendant le processus de revêtement par centrifugation.
Les substrats en silicium ont ensuite été recouverts d’une couche SAM composée d’un acide phosphonique appelé 2PACz.
La cellule pérovskite supérieure a été construite avec un substrat à base d’oxyde d’indium-étain (ITO). Le SAM comprend un absorbeur pérovskite, une couche tampon d’oxyde d’étain (IV) (SnO2), une couche de transport d’électrons à base de buckminsterfullerène (C60), un contact arrière transparent à base d’oxyde d’indium-zinc (IZO) et un contact métallique en argent (Ag). Par rapport à ces deux composés, le SiOX aurait la capacité de se déposer dans les vallées pyramidales de la surface texturée du silicium pendant le processus de revêtement par centrifugation.
Testée dans des conditions d’éclairage standard, la cellule tandem de 1 cm² a atteint un rendement de conversion énergétique de 33,15 %, ce que les scientifiques ont décrit comme le rendement le plus élevé jamais rapporté à ce jour pour les cellules solaires tandem monolithiques en pérovskite-silicium utilisant la technologie ITS.
« Nous avons notamment constaté que l’interface enfouie des pérovskites au fond des vallées pyramidales était renforcée dans les tandems, démontrant une stabilité supérieure à celle des tandems avec du silicium texturé submicronique (STS) », ont souligné les chercheurs, précisant que la cellule conservait 91,7 % de son rendement initial après 1 000 heures, contre seulement 78,4 % pour son homologue tandem STS.
La configuration du dispositif a été présentée dans l’étude « Iceberg-like pyramids in industrially textured silicon enabled 33% efficient perovskite-silicon tandem solar cells » (Des pyramides en forme d’iceberg dans du silicium texturé industriellement ont permis d’obtenir des cellules solaires tandem pérovskite-silicium avec un rendement de 33 %), publiée dans Nature Communications.
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