Des nouvelles cellules solaires tandem à triple jonction avec une efficacité record

Découverte majeure dans le domaine des cellules solaires : un rendement record de 27,1 % atteint grâce à une nouvelle conception de cellules solaires à pérovskite/silicium

Des scientifiques de l’Université nationale de Singapour (NUS) ont mis au point une nouvelle cellule solaire à pérovskite/silicium à triple jonction qui établit un record mondial d’efficacité de conversion de puissance de 27,1 % sur une surface de 1 cm2. Cette avancée majeure est le fruit de la conception d’une nouvelle cellule solaire à pérovskite à cyanate, stable et économe en énergie.

Les défis des cellules solaires multi-jonctions

Les cellules solaires peuvent être fabriquées avec plus de deux couches et assemblées pour former des cellules solaires multi-jonctions, améliorant ainsi leur efficacité. Chaque couche est constituée de différents matériaux photovoltaïques et absorbe l’énergie solaire dans une plage différente. Toutefois, les technologies actuelles de cellules solaires multi-jonctions présentent plusieurs inconvénients, comme la perte d’énergie entraînant une faible tension et une instabilité du dispositif pendant le fonctionnement.

Pour surmonter ces défis, le professeur assistant Hou Yi et son équipe de scientifiques de l’Université nationale de Singapour (CDE) et de l’Institut de recherche sur l’énergie solaire de Singapour (SERIS) ont démontré, pour la première fois, l’intégration réussie du cyanate dans une cellule solaire à pérovskite, donnant naissance à une cellule solaire à pérovskite/silicium à triple jonction révolutionnaire qui surpasse les performances des autres cellules solaires multi-jonctions.

« Après 15 années de recherche dans le domaine des cellules solaires à pérovskite, cette découverte constitue la première preuve expérimentale de l’inclusion du cyanate dans les pérovskites, améliorant ainsi la stabilité de sa structure et l’efficacité de conversion d’énergie« , a précisé le professeur assistant Hou.

Amélioration de l’efficacité des cellules solaires à pérovskite

Le processus expérimental qui a abouti à cette découverte a été publié dans la revue Nature. Les scientifiques de NUS ont utilisé le cyanate, un pseudo-halogénure novateur, comme substitut du bromure, un ion du groupe des halogénures couramment utilisé dans les pérovskites. L’intégration réussie du cyanate dans la structure de la pérovskite a permis d’améliorer l’efficacité et la stabilité de la cellule solaire.

L’efficacité théorique des cellules solaires tandem pérovskite/Si à triple jonction dépasse les 50 %, ce qui présente un important potentiel d’amélioration, en particulier dans les applications où l’espace d’installation est limité.

Ces avancées offrent des perspectives pour l’atténuation des pertes d’énergie dans les cellules solaires à pérovskite et tracent la voie au développement ultérieur de la technologie des cellules solaires à pérovskite à triple jonction.

À l’avenir, l’équipe de NUS vise à étendre cette technologie à des modules plus grands sans compromettre l’efficacité et la stabilité. Les recherches futures se concentreront sur les innovations au niveau des interfaces et de la composition de la pérovskite, domaines clés identifiés par l’équipe pour faire progresser cette technologie.

Légende illustration : Des chercheurs de NUS ont réussi à intégrer un nouvel anion, le cyanate, dans une structure pérovskite, ce qui a constitué une avancée majeure dans la fabrication de nouvelles cellules solaires tandem pérovskite/Si à triple jonction. Crédit : National University of Singapore

Article : « Triple-junction solar cells with cyanate in ultrawide bandgap perovskites » – DOI: 10.1038/s41586-024-07226-1