Dans le domaine de l’énergie renouvelable, une avancée significative a été réalisée par les chercheurs Hongkongais. Cette innovation pourrait bien ouvrir la voie à la commercialisation des cellules solaires en pérovskite, nous rapprochant ainsi d’un avenir énergétiquement efficace alimenté par des sources durables.
Les cellules solaires en pérovskite représentent une frontière prometteuse dans le paysage de l’énergie solaire, connues pour leur impressionnante efficacité de conversion de l’énergie. Elles présentent un inconvénient majeur : l’instabilité thermique, c’est-à-dire qu’elles ne tendent pas à bien fonctionner lorsqu’elles sont exposées à des températures élevées.
L’équipe de CityU a conçu un type unique de monocouche auto-assemblée, ou SAM, et l’a ancrée sur une surface d’oxyde de nickel en tant que couche d’extraction de charge. « Notre approche a considérablement amélioré la robustesse thermique des cellules », a commenté le professeur Zhu Zonglong du département de chimie de CityU, ajoutant que la stabilité thermique est un obstacle significatif à la mise en œuvre commerciale des cellules solaires en pérovskite.
Augmenter le bouclier thermique
La motivation de cette recherche est née d’un défi spécifique dans le secteur de l’énergie solaire : l’instabilité thermique des cellules solaires en pérovskite. « Malgré leur haute efficacité de conversion de l’énergie, ces cellules solaires sont comme une voiture de sport qui fonctionne exceptionnellement bien par temps frais mais a tendance à surchauffer et à sous-performer par une journée chaude. C’était un obstacle majeur à leur utilisation généralisée », a précisé le professeur Zhu.
L’équipe de CityU a concentré ses efforts sur la monocouche auto-assemblée (SAM), une partie essentielle de ces cellules, et l’a envisagée comme un bouclier sensible à la chaleur qui avait besoin de renforcement.
« Nous avons découvert que l’exposition à haute température peut provoquer la fracture des liaisons chimiques au sein des molécules SAM, impactant négativement les performances du dispositif. Notre solution était donc semblable à l’ajout d’une armure résistante à la chaleur – une couche de nanoparticules d’oxyde de nickel, surmontée d’un SAM, obtenue grâce à une intégration de diverses approches expérimentales et calculs théoriques », a ajouté le professeur Zhu.
Une meilleure efficacité à des températures plus élevées
Le principal résultat de la recherche est la transformation potentielle du paysage de l’énergie solaire. En améliorant la stabilité thermique des cellules solaires en pérovskite grâce aux SAMs conçus de manière innovante, l’équipe a posé les bases pour que ces cellules fonctionnent efficacement même dans des conditions de haute température.
« Cette percée est cruciale car elle aborde un obstacle majeur qui entravait auparavant une adoption plus large des cellules solaires en pérovskite. Nos découvertes pourraient élargir considérablement l’utilisation de ces cellules, repoussant leurs limites d’application à des environnements et des climats où les températures élevées étaient un frein », a dit encore le professeur Zhu.
En synthèse
L’importance de ces découvertes ne peut être surestimée. En renforçant la viabilité commerciale des cellules solaires en pérovskite, CityU ne fait pas simplement introduire un nouvel acteur sur le marché de l’énergie renouvelable, elle prépare le terrain pour un changement potentiel qui pourrait jouer un rôle vital dans le passage mondial vers des sources durables et énergétiquement efficaces.
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« Cette technologie, une fois pleinement commercialisée, pourrait aider à diminuer notre dépendance aux combustibles fossiles et contribuer de manière substantielle à la lutte contre la crise climatique mondiale », a conclu le professeur Zhu.
Pour une meilleure compréhension
1. Qu’est-ce que les cellules solaires en pérovskite ?
Les cellules solaires en pérovskite sont une nouvelle génération de cellules solaires connues pour leur efficacité impressionnante de conversion de l’énergie. Cependant, elles ont un inconvénient majeur : l’instabilité thermique, c’est-à-dire qu’elles ne tendent pas à bien fonctionner lorsqu’elles sont exposées à des températures élevées.
2. Quelle est l’innovation de l’équipe de CityU ?
L’équipe de CityU a conçu un type unique de monocouche auto-assemblée, ou SAM, et l’a ancrée sur une surface d’oxyde de nickel en tant que couche d’extraction de charge. Cette approche a considérablement amélioré la robustesse thermique des cellules solaires en pérovskite.
3. Qu’est-ce que la monocouche auto-assemblée (SAM) ?
La monocouche auto-assemblée (SAM) est une partie essentielle des cellules solaires en pérovskite. L’équipe de CityU a envisagé le SAM comme un bouclier sensible à la chaleur qui avait besoin de renforcement.
4. Quel est le principal résultat de cette recherche ?
En améliorant la stabilité thermique des cellules solaires en pérovskite grâce aux SAMs conçus de manière innovante, l’équipe a posé les bases pour que ces cellules fonctionnent efficacement même dans des conditions de haute température.
5. Quelle est l’importance de ces découvertes ?
En renforçant la viabilité commerciale des cellules solaires en pérovskite, CityU prépare le terrain pour un changement de jeu potentiel qui pourrait jouer un rôle vital dans le passage mondial vers des sources durables et énergétiquement efficaces.
Article : « Stabilized hole-selective layer for high-performance inverted p-i-n perovskite solar cells » – DOI:10.1126/science.ade9637
Légende illustration principale : Photo de cellules solaires en pérovskite avec une nouvelle SAM. (Crédit photo : groupe de recherche du professeur Zhu Zonglong / City University of Hong Kong)
