Face à l’augmentation des besoins énergétiques et à l’urgence de lutter contre le changement climatique, la recherche de sources d’énergie fiables et respectueuses de l’environnement est devenue un enjeu majeur. L’énergie solaire offre une solution prometteuse, et les scientifiques travaillent sans relâche pour développer des matériaux toujours plus efficaces pour capter la lumière du soleil.
Les cellules solaires à base de pérovskite
Les cellules solaires à base de pérovskite sont apparues comme une alternative intéressante aux cellules solaires conventionnelles en silicium, offrant de nombreux avantages. Cependant, le processus de fabrication de ce matériau s’est avéré complexe. Des chercheurs de l’UC Santa Barbara ont mis au point une méthode permettant de produire des films de pérovskite de haute qualité à température ambiante. Non seulement leur innovation a simplifié le processus de production, mais elle a également augmenté l’efficacité du matériau, passant de moins de 20 % à 24,4 %.
La pérovskite est une classe de matériaux caractérisée par sa structure cristalline spécifique, dont le minéral du même nom est un exemple. Les cellules solaires fabriquées à partir de ce matériau présentent de nombreux avantages par rapport aux cellules solaires à base de silicium. Elles sont légères, flexibles et peuvent être appliquées sous forme de spray ou imprimées comme de l’encre. La production de cellules solaires à base de pérovskite a également le potentiel d’avoir une empreinte carbone plus faible que les photovoltaïques en silicium, qui nécessitent des températures élevées et un environnement de salle blanche.
Un processus de fabrication simplifié et plus écologique
La production de ces cellules implique toutefois un recuit à haute température et des étapes de post-traitement délicates, ce qui ralentit considérablement la fabrication et rend difficile leur intégration dans des objets du quotidien. Ces facteurs entravent l’adoption de la pérovskite dans la fabrication à grande échelle et les rendent moins respectueuses de l’environnement.
En ajustant finement la composition chimique du matériau, les auteurs ont développé une encre de pérovskite qui créait des films de haute qualité de manière beaucoup plus efficace. « Notre méthode suit les mêmes procédures que la méthode conventionnelle, à l’exception de l’omission des deux étapes les plus chronophages : le recuit thermique et le post-traitement », a indiqué Ahra Yi, chercheuse postdoctorale à l’UC Santa Barbara et co-auteure principale de l’étude. La technique de fabrication simplifiée s’intègre également mieux aux processus de fabrication standard et réduit la consommation d’énergie globale, ce qui diminue les émissions de dioxyde de carbone.
Une efficacité record de 24,4 % pour les cellules solaires à base de pérovskite
De plus, le nouveau matériau a surpassé les cellules fabriquées à l’aide du processus à haute température. «Notre cellule solaire à base de pérovskite optimisée a atteint une efficacité remarquable de 24,4 %», a précisé Sangmin Chae, co-auteur principal et doctorant à l’UCSB, «dépassant les limites précédentes, qui étaient inférieures à 20 % pour les dispositifs traités à température ambiante.»
La nouvelle procédure est également extrêmement douce. Pour le démontrer, l’équipe a préparé une couche de pérovskite sur des feuilles fraîches, un exploit impossible avec le processus précédent à haute température. «Nous avons pensé que ce choix serait à la fois accrocheur et symbolique, puisque les cellules solaires imitent le processus de photosynthèse dans les feuilles», a conclu Ahra Yi.
Article : « Room-temperature-processed perovskite solar cells surpassing 24% efficiency » – DOI: abstract/S2542-4351(24)00186-7
