D’après pv magazine international
L’Institut de recherche Fraunhofer ISE (Fraunhofer pour les systèmes d’énergie solaire ), en Allemagne, et l’Université des sciences et technologies du roi Abdallah (KAUST), en Arabie saoudite, ont fabriqué une cellule solaire tandem pérovskite-silicium grâce à une méthode de dépôt de pérovskite en deux étapes, réputée compatible avec le silicium texturé standard.
Les chercheurs ont expliqué que la nouveauté de leur dispositif tandem résidait dans la passivation de surface de haute qualité de la cellule supérieure en pérovskite, permettant son association avec une cellule solaire inférieure en silicium standard, dont la texturation constitue un obstacle au dépôt de la couche de pérovskite.
« Jusqu’à présent, la passivation efficace des cellules solaires tandem pérovskite-silicium texturées n’a pas été pleinement exploitée, les succès antérieurs se limitant principalement aux architectures à face plane », déclare Oussama Er-Raji, auteur principal de l’étude.
La cellule inférieure en silicium a été fabriquée à partir d’une plaquette de silicium à zone flottante dopée p de 250 µm d’épaisseur et d’une texture industrielle à pyramide aléatoire double face avec une distribution de taille pyramidale allant de 1 à 4 µm sur les deux faces. Des couches de passivation en silicium amorphe intrinsèque/dopé ont été déposées par dépôt chimique en phase vapeur assisté par plasma (PECVD).
La cellule solaire à pérovskite supérieure était basée sur une couche de transport de trous (HTL) composée d’un acide phosphonique appelé carbazole méthyl-substitué (Me-4PACz), d’un absorbeur à double halogénure de pérovskite, d’une couche de passivation en iodure de p-phénylènediaminium (PDAI) et de cations formamidinium.
Une passivation de surface essentielle
Le dépôt de la couche de passivation a été réalisé par centrifugation à 4 000 tr/min, suivi d’un recuit à 100 °C. Le traitement de surface de la pérovskite était basé sur le dihydroiodure de 1,3-diaminopropane. « Nous avons obtenu une excellente passivation en déposant du dihydroiodure de 1,3-diaminopropane sur la surface irrégulière de la pérovskite », affirme Er-Raji.
Testée dans une installation d’essai sur la côte de la mer Rouge et dans des conditions d’éclairage standard, la cellule tandem a atteint un rendement de conversion de puissance de 33,1 % et une tension à vide de 2,01 V, tout en affichant une stabilité extérieure « étendue ». « La passivation de surface des cellules solaires n’est pas seulement une fonctionnalité appréciable ; c’est un atout essentiel pour leur efficacité et leur stabilité », se réjouit Stefan Glunz, professeur de conversion d’énergie photovoltaïque à l’Université de Fribourg et directeur de la division photovoltaïque du Fraunhofer ISE.
« Pour les cellules solaires au silicium actuelles, la passivation de surface était essentielle pour obtenir des rendements élevés dans la production industrielle, et il est encourageant de constater que l’industrie photovoltaïque bénéficiera également de ces effets positifs pour les cellules solaires tandem au silicium à pérovskite. »
Le dispositif a été présenté dans l’article « L’accumulation d’électrons à travers la couche de pérovskite améliore les cellules solaires tandem avec silicium texturé », publié dans la revue Science. « Les résultats des chercheurs s’appuient sur les travaux du projet phare Fraunhofer MaNiTU ainsi que sur les projets PrEsto et Perle, tous deux financés par le ministère fédéral de l’Économie et de l’Énergie », a conclu le Fraunhofer ISE.
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