Percée dans la technologie solaire pérovskite
Des chercheurs de l'Helmholtz-Zentrum Berlin (HZB) en Allemagne ont développé une cellule solaire pérovskite à triple jonction très complexe qui atteint un rendement record de 27,3 % tout en démontrant une durée de vie de 770 heures en fonctionnement continu. Cette avancée répond à deux des plus grands défis du photovoltaïque pérovskite : l'efficacité et la durabilité.
Comment fonctionnent les cellules à triple jonction
Les cellules solaires à triple jonction empilent trois couches d'absorbeur différentes, chacune conçue pour capturer une partie spécifique du spectre solaire. En combinant des matériaux qui absorbent les photons à haute énergie (bleu), à moyenne énergie (vert) et à faible énergie (rouge), ces cellules peuvent théoriquement dépasser la limite de Shockley-Queisser des cellules à jonction unique. L'équipe du HZB a optimisé les interfaces entre les couches pour minimiser les pertes d'énergie et améliorer l'extraction des charges.
Mesures d'efficacité et de stabilité
La nouvelle cellule a atteint une efficacité certifiée de 27,3 % dans des conditions de test standard. Plus important encore, elle a conservé 80 % de son efficacité initiale après 770 heures d'éclairage continu et de suivi du point de puissance maximale. Cela représente une amélioration significative par rapport aux cellules pérovskites à triple jonction précédentes, qui se dégradaient souvent en quelques centaines d'heures.
Innovations matérielles et de fabrication
Les chercheurs ont utilisé une combinaison de pérovskites hybrides organiques-inorganiques et de pérovskites entièrement inorganiques pour créer les trois jonctions. Ils ont employé des techniques de dépôt avancées pour assurer une formation uniforme du film et réduire les défauts. L'équipe a également développé une nouvelle stratégie de passivation pour supprimer la recombinaison non radiative, une cause majeure de perte d'efficacité.
Implications pour l'énergie solaire
Les cellules solaires pérovskites ont suscité un vif intérêt en raison de leur faible coût de fabrication et de leur potentiel d'efficacité élevé. Cependant, les problèmes de stabilité ont entravé la commercialisation. La démonstration du HZB montre que les conceptions à triple jonction peuvent atteindre à la fois une efficacité élevée et une durée de vie opérationnelle prolongée, rapprochant la technologie pérovskite des applications pratiques dans les parcs solaires à grande échelle et le photovoltaïque intégré aux bâtiments.
Comparaison avec d'autres technologies
Les cellules pérovskites à jonction unique ont atteint des rendements d'environ 25-26 %, tandis que les cellules en silicium plafonnent à près de 27 %. Les conceptions à triple jonction peuvent dépasser ces limites. L'efficacité de 27,3 % de cette cellule est compétitive avec les meilleurs tandems silicium-pérovskite, mais avec l'avantage d'être entièrement à base de pérovskite, simplifiant ainsi la fabrication.
Orientations futures de la recherche
L'équipe du HZB prévoit d'améliorer encore la stabilité en explorant de nouvelles méthodes d'encapsulation et des matériaux de contact alternatifs. Ils visent également à augmenter la taille de la cellule, passant de l'échelle du laboratoire à des modules commerciaux. Des collaborations avec des partenaires industriels sont en cours pour accélérer le transfert de technologie.
Conclusion
Le développement d'une cellule solaire pérovskite à triple jonction avec une efficacité de 27,3 % et une durée de vie de 770 heures marque une étape importante dans la recherche photovoltaïque. Il démontre que la technologie pérovskite peut atteindre à la fois des performances élevées et une durabilité, ouvrant la voie à des cellules solaires de nouvelle génération efficaces, stables et rentables.
Cet article est basé sur un reportage d'Interesting Engineering. Lire l'article original.
Originally published on interestingengineering.com