La pérovskite, le minéral qui pourrait sauver notre planète

Les cellules solaires en pérovskite représentent une technologie prometteuse pour la production d’énergie renouvelable. Cependant, leur commercialisation à grande échelle a été freinée par des problèmes de stabilité et des coûts de fabrication élevés. Une équipe de chercheurs de l’Université de la Ville de Hong Kong (CityUHK) a récemment développé une nouvelle technique de fabrication qui pourrait surmonter ces obstacles. Cette avancée scientifique ouvre de nouvelles possibilités pour l’industrie solaire et la transition énergétique mondiale.

L’équipe de CityUHK a mis au point une structure de cellule solaire innovante qui simplifie considérablement le processus de fabrication. Cette approche novatrice a été publiée dans la prestigieuse revue Science, soulignant son importance pour le domaine.

«Les améliorations de la stabilité et la simplification du processus de production des cellules solaires en pérovskite représentent un pas important vers une énergie solaire plus accessible et abordable» a indiqué le professeur Zhu Zonglong du Département de Chimie. Il a ajouté que le minéral pérovskite est largement utilisé pour convertir efficacement la lumière du soleil en électricité.

Deux innovations majeures

Deux innovations clés ont été développées par les chercheurs pour créer la structure des cellules solaires :

1. L’intégration des matériaux sélectifs de trous et des couches de pérovskite, qui simplifie le processus de fabrication.

2. L’utilisation d’une couche de transport d’électrons inorganique, l’oxyde d’étain, qui améliore considérablement la stabilité opérationnelle du dispositif. Ce matériau remplace les matériaux organiques traditionnels tels que le fullerène et le BCP, offrant une excellente stabilité thermique.

Le Dr Gao Danpeng, co-auteur de l’étude et post-doctorant à CityUHK, a souligné : «La structure du dispositif présentée dans cette étude représente l’architecture la plus simplifiée dans le domaine actuel des cellules solaires en pérovskite, offrant des avantages significatifs pour l’industrialisation». Il a également précisé que cette solution ne nécessite pas de couche de transfert organique traditionnelle, réduisant ainsi les coûts de matériaux et simplifiant considérablement les étapes de production.

Des performances au rendez-vous et un impact profond

Les résultats de l’étude sont particulièrement encourageants. Le professeur Zhu a rapporté que des rendements de conversion énergétique supérieurs à 25% ont été atteints par l’équipe en optimisant les défauts de lacunes d’oxygène dans la couche d’oxyde d’étain. De plus, plus de 95% de l’efficacité des cellules a été conservée après 2 000 heures de fonctionnement continu dans des conditions de test rigoureuses.

La stabilité des cellules solaires en pérovskite traditionnelles est dépassée par ces performances qui répondent à plusieurs critères industriels de longévité. Des cellules solaires plus fiables et efficaces sont rendues possibles par ces résultats, tout en simplifiant les processus de fabrication et en rendant la production à grande échelle plus rentable.

Un impact profond sur les marchés mondiaux de l’énergie pourrait être provoqué par cette avancée dans la recherche sur les cellules solaires, accélérant la transition vers les sources d’énergie renouvelables. L’équipe de CityUHK a indiqué que la prochaine phase de l’étude se concentrera sur l’application de cette structure innovante à des modules solaires en pérovskite plus grands, visant à améliorer davantage l’efficacité et l’évolutivité de cette technologie.

La recherche a été menée en collaboration avec des équipes du Laboratoire national des énergies renouvelables et de l’Imperial College de Londres, soulignant l’effort mondial pour développer des solutions énergétiques durables.

Le professeur Zhu a conclu : «Avec le potentiel d’être mise en œuvre dans les systèmes d’énergie solaire d’ici 5 ans, cette recherche constitue une étape importante vers une production d’énergie plus durable et respectueuse de l’environnement à l’échelle mondiale».

Légende illustration : Le professeur Zhu Zonglong (à gauche) et le Dr Gao Danpeng de la City University of Hong Kong présentent leurs cellules solaires innovantes. Crédit : City University of Hong Kong

Article : ‘Long-term stability in perovskite solar cells through atomic layer deposition of tin oxide’ / ( 10.1126/science.adq8385 ) – Communications and Institutional Research Office, City University of Hong Kong – Publication dans la revue Science