Tenter d’améliorer l’efficacité des cellules solaires pour devenir indépendant des sources d’énergie fossiles est un objectif majeur de la recherche sur les cellules solaires. Une équipe composée du physicien Felix Lang, de l’université de Potsdam, des professeurs Lei Meng et Yongfang Li, de l’Académie chinoise des sciences de Pékin, vient de combiner la pérovskite avec des absorbeurs organiques pour former une cellule solaire tandem d’une efficacité record, comme l’indique la revue scientifique « Nature ».
La combinaison de deux matériaux qui absorbent sélectivement les courtes et les grandes longueurs d’onde, par exemple les parties bleue/verte et rouge/infrarouge du spectre, permet d’utiliser au mieux la lumière du soleil et constitue une stratégie bien connue pour accroître l’efficacité des cellules solaires. Jusqu’à présent, les meilleures parties des cellules solaires absorbant le rouge/infrarouge étaient toutefois fabriquées à partir de matériaux traditionnels, comme le silicium ou le CIGS (séléniure de cuivre, d’indium et de gallium). Malheureusement, ces matériaux nécessitent des températures de traitement élevées et présentent donc une empreinte carbone relativement importante.
Dans leurs travaux, publiés dans « Nature », Felix Lang et ses collègues combinent deux technologies émergentes de cellules solaires, à savoir les cellules solaires pérovskites et les cellules solaires organiques, qui sont toutes deux traitées à basse température avec une faible empreinte carbone.
Il n’a toutefois pas été facile d’atteindre le niveau record de 25,7 % d’efficacité pour cette nouvelle combinaison, explique Felix Lang : « Cela n’a été possible qu’en combinant deux percées majeures. »
Tout d’abord, Meng et Li ont synthétisé une nouvelle cellule solaire organique absorbant le rouge et l’infrarouge, qui étend son absorption encore plus loin dans l’infrarouge.
« Cependant, les cellules solaires tandem étaient limitées par la couche de pérovskite, qui présente de fortes pertes d’efficacité si elle est ajustée pour n’absorber que les parties bleues/vertes du spectre solaire », explique-t-il. « Pour résoudre ce problème, nous avons utilisé une nouvelle couche de passivation appliquée à la pérovskite qui réduit les défauts des matériaux et améliore les performances de la cellule dans son ensemble. »
Légende illustration : Felix Lang et Guorui He avec des cellules solaires OPV en pérovskite. Photo : C. Thee Vanichangkul
Jiang, X. et al. Lang, F. & Li, Yongfang, Isomeric diammonium passivation for perovskite–organic tandem solar cells. Nature (2024), 10.1038/s41586-024-08160-y
