Des chercheurs de l’EPFL ont simulé les variations diurnes et saisonnières en laboratoire pour tester les performances des cellules solaires en pérovskite dans des conditions réelles. Les résultats sont publiés dans Nature Energy.
Il y a seulement dix ans, les chercheurs ont découvert que les pérovskites d’halogénures métalliques avaient des propriétés photovoltaïques. Aujourd’hui, les cellules solaires en pérovskite sont presque aussi efficaces que les meilleures cellules conventionnelles en silicium, et elles devraient représenter bientôt une alternative très efficace et peu coûteuse puisque leur fabrication, semblable à une impression, est simple et rapide.
Le principal obstacle à la commercialisation est la stabilité des dispositifs en pérovskite. Celle-ci est généralement évaluée soit par un éclairage continu en laboratoire, soit par des essais en extérieur. La première approche a l’inconvénient de ne pas tenir compte des variations de lumière et de température causées par les cycles jour-nuit et celui des saisons. Ces variations sont particulièrement importantes pour les cellules solaires en pérovskite, car leur temps de réponse est lent.
D’autre part, les essais en extérieur exigent que les appareils soient protégés par encapsulation contre l’exposition à des conditions climatiques difficiles. Mais l’encapsulation concerne principalement les mécanismes de défaillance parasitaires qui ne sont pas nécessairement liés au matériau pérovskite lui-même.
Pour résoudre ce dilemme, Wolfgang Tress, chercheur au laboratoire d’Anders Hagfeldt à l’EPFL, travaillant avec ses collègues du laboratoire de Michael Grätzel, a reproduit des conditions réelles dans l’environnement contrôlé du laboratoire. À partir des données d’une station météorologique installée près de Lausanne en Suisse, ils ont reproduit au cours de l’année les profils de température et d’éclairage du monde réel pour des jours spécifiques. Grâce à cette approche, les scientifiques ont pu quantifier le rendement énergétique des appareils dans des conditions réalistes. « C’est ce qui est important en fin de compte pour l’utilisation des cellules solaires dans la vie de tous les jours« , explique Wolfgang Tress.
L’étude a montré que les variations de température et d’éclairage n’affectent pas de manière dramatique les performances des cellules solaires en pérovskite, et bien que l’efficacité des cellules diminue légèrement au cours de la journée, elle se rétablit pendant la nuit.
« L’étude constitue un pas de plus vers l’évaluation de la performance et de la fiabilité des cellules solaires en pérovskite dans des conditions de fonctionnement réalistes« , conclut le chercheur.
Auteurs: Wolfgang Tress, Nik Papageorgiou
Financement Fond national suisse (Ambizione Energy fellowship), King Abdulaziz City for Science and Technology Références Wolfgang Tress, Konrad Domanski, Brian Carlsen, Anand Agarwalla, Essa A. Alharbi, Michael Graetzel & Anders Hagfeldt. Performance of perovskite solar cells under simulated temperature-illumination real-world operating conditions. Nature Energy 17 June 2019. DOI: 10.1038/s41560-019-0400-8
