La recherche sur la pérovskite améliore l’efficacité des cellules solaires et la durée de vie des produits

Une équipe internationale dirigée par l’université du Surrey et l’Imperial College London a identifié une stratégie permettant d’améliorer à la fois les performances et la stabilité des cellules solaires fabriquées à partir du « matériau miracle » qu’est la pérovskite, en atténuant une voie de dégradation jusqu’alors cachée.

Une avancée majeure vient d’être réalisée dans le domaine du photovoltaïque. Des chercheurs anglais ont franchi un cap décisif en développant des cellules solaires nouvelle génération affichant des performances record. Leur innovation : des cellules en pérovskite plomb-étain capables de convertir 23% de la lumière solaire en électricité (conversion de puissance – PCE), tout en offrant une durabilité accrue de deux tiers. Il s’agit de l’un des meilleurs résultats obtenus avec ce matériau et, surtout, une stratégie de conception qui améliore la durée de vie de ces dispositifs de 66 %. Le PCE correspond à la quantité de lumière solaire qu’une cellule peut convertir en électricité utilisable.

Alors que les panneaux solaires en silicium sont aujourd’hui utilisés sur de nombreux toits, les panneaux solaires en pérovskite/silicium font leur apparition sur le marché, et les panneaux entièrement en pérovskite, avec des rendements encore plus élevés, devraient constituer la prochaine grande étape de cette technologie. Toutefois, pour que cette technologie soit commercialement viable, les scientifiques doivent relever le défi de l’amélioration de la stabilité et de l’efficacité, notamment en ce qui concerne la cellule de pérovskite plomb-étain utilisée dans cette conception. Cette étude collaborative initiée par l’Université de Surrey identifie des mécanismes précédemment cachés qui contribuent aux pertes d’efficacité et de stabilité et relève ces défis, aidant ainsi la communauté scientifique à faire progresser cette technologie.

Hashini Perera, doctorant et auteur principal de l’étude à l’Advanced Technology Institute de l’université de Surrey, a indiqué : « La compréhension que nous avons développée grâce à ce travail nous a permis d’identifier une stratégie qui améliore l’efficacité et prolonge la durée de vie opérationnelle de ces dispositifs lorsqu’ils sont exposés à des conditions ambiantes. Cette avancée constitue un grand pas en avant vers des panneaux solaires à haut rendement et à longue durée de vie, qui permettront à un plus grand nombre de personnes d’accéder à une énergie propre et abordable, tout en réduisant la dépendance aux combustibles fossiles et les émissions mondiales de carbone. »

Pour parvenir à ces améliorations, l’équipe de recherche s’est attachée à comprendre les pertes d’efficacité et de stabilité induites par la couche de transport des trous, qui joue un rôle important dans les performances des cellules solaires. Elle a introduit un agent réducteur d’iode pour inhiber les réactions chimiques à l’origine de la dégradation des cellules au fil du temps. Cette approche a permis non seulement d’augmenter l’efficacité des cellules solaires plomb-étain, mais aussi de prolonger leur durée de vie, ce qui les rend plus pratiques et plus rentables pour une utilisation à long terme.

Le Dr Imalka Jayawardena, coauteur de l’étude à l’Advanced Technology Institute de l’université de Surrey, a ajouté : « En améliorant considérablement l’efficacité de nos cellules solaires à base de pérovskite, nous nous rapprochons de la production de panneaux solaires moins chers et plus durables. Nous travaillons déjà à l’affinement de ces matériaux, des processus et de l’architecture des dispositifs afin de relever les défis restants. »

« Cette recherche nous rapproche de panneaux qui non seulement produisent plus d’énergie pendant leur durée de vie, mais qui durent aussi plus longtemps. Une plus grande efficacité et moins de remplacements signifient plus d’énergie verte et moins de déchets. L’université du Surrey est en train de construire une ferme solaire de 12,5 MW, où nous pourrons tester certains de ces modules. Nous sommes convaincus que notre recherche innovante sur la pérovskite accélérera l’adoption commerciale à grande échelle des panneaux solaires à base de pérovskite » a conclu le professeur Ravi Silva, directeur de l’Institut des technologies avancées de l’université du Surrey.

Crédit illustration : University of Surrey

Article : « 23.2% efficient low band gap perovskite solar cells with cyanogen management » – DOI: 10.1039/D4EE03001J

Source : U. de Surrey – Traduction : Enerzine.com