Une équipe de chercheurs chinois a récemment proposé une méthode innovante pour augmenter l’efficacité des cellules solaires. Leur travail sur l’antimoine trisulfure (Sb2S3) comme absorbeur photovoltaïque a conduit à une stratégie de jonction hétérogène planaire parallèle (PPHJ) pour la préparation de cellules solaires hautement efficaces.
L’équipe de chercheurs était dirigée par le Professeur Wang Mingtai de l’Institut de Physique des Solides, Hefei Institutes of Physical Science (HFIPS), de l’Académie des Sciences Chinoise (CAS).
Les défis actuels de l’électricité photovoltaïque terrestre
Un des défis actuels dans l’utilisation terrestre de l’électricité photovoltaïque est l’absence de matériaux à faible coût, efficaces et stables, ainsi que des dispositifs photovoltaïques associés pour convertir les photons en électrons.
Habituellement, deux sous-cellules de jonction hétérogène planaire (PHJ) indépendantes sont empilées en tandem pour créer des cellules solaires efficaces. La nécessité d’une couche interfaciale pour la recombinaison des charges opposées des sous-cellules supérieures et inférieures ajoute en revanche une complexité à la sélection des matériaux et à la préparation des dispositifs.
La stratégie PPHJ
« C’est pourquoi nous avons introduit la stratégie PPHJ dans notre recherche », explique le Professeur Chen Chong, « elle nous permet d’exploiter le potentiel pratique de la création de cellules solaires PHJ multiples efficaces. »
Le dispositif PPHJ basé sur le Sb2S3 se compose de deux types de sous-cellules PHJ conventionnelles connectées en parallèle. Les sous-cellules PHJ basées sur le Sb2S3 sont responsables de l’absorption et de la génération de charge, tandis que les sous-cellules PHJ basées sur le CH3NH3PbI3 régissent le transport des électrons vers l’électrode de collecte. Malgré les deux types de sous-cellules, le dispositif PPHJ reste un dispositif Sb2S3 dans sa nature.
Une augmentation remarquable de l’efficacité
Le résultat est une augmentation remarquable de l’efficacité des cellules solaires à base de Sb2S3, atteignant un impressionnant 8,32% d’efficacité, le plus élevé parmi tous les dispositifs Sb2S3.
« En effet, notre stratégie simplifie le processus de préparation en permettant les dépôts séquentiels conventionnels de plusieurs couches PHJ », a conclu Chen Chong. « Elle élimine la complexité typique associée aux systèmes PHJ en tandem et en tandem parallèle. »
En synthèse
« Cette étude ouvre la voie à la conception conceptuelle de cellules solaires partiellement ou entièrement inorganiques à faible coût et efficaces, favorisant ainsi leur développement », a ajouté Chen Chong. Cette recherche représente une étape importante dans la quête d’une énergie solaire plus efficace et plus abordable, et pourrait avoir des implications significatives pour l’avenir de l’énergie renouvelable.
Pour une meilleure compréhension
Qu’est-ce que l’antimoine trisulfure (Sb2S3) ?
L’antimoine trisulfure (Sb2S3) est un composé chimique utilisé comme absorbeur photovoltaïque dans la recherche sur les cellules solaires.
Qu’est-ce que la stratégie de jonction hétérogène planaire parallèle (PPHJ) ?
La stratégie PPHJ est une méthode de préparation de cellules solaires qui consiste à connecter en parallèle deux types de sous-cellules PHJ conventionnelles.
Quel est le rôle des sous-cellules PHJ dans le dispositif PPHJ ?
Les sous-cellules PHJ basées sur le Sb2S3 sont responsables de l’absorption et de la génération de charge, tandis que les sous-cellules PHJ basées sur le CH3NH3PbI3 régissent le transport des électrons vers l’électrode de collecte.
Quelle est l’efficacité des cellules solaires à base de Sb2S3 ?
Les cellules solaires à base de Sb2S3 ont atteint une efficacité impressionnante de 8,32%, la plus élevée parmi tous les dispositifs Sb2S3.
Quels sont les avantages de la stratégie PPHJ ?
La stratégie PPHJ simplifie le processus de préparation des cellules solaires en permettant les dépôts séquentiels conventionnels de plusieurs couches PHJ. Elle élimine également la complexité typique associée aux systèmes PHJ en tandem et en tandem parallèle.
Principaux enseignements
| Enseignements |
|---|
| L’antimoine trisulfure (Sb2S3) est utilisé comme absorbeur photovoltaïque. |
| La stratégie PPHJ a été introduite pour la préparation de cellules solaires. |
| Le dispositif PPHJ basé sur le Sb2S3 se compose de deux types de sous-cellules PHJ connectées en parallèle. |
| Les cellules solaires à base de Sb2S3 ont atteint une efficacité de 8,32%. |
| La stratégie PPHJ simplifie le processus de préparation des cellules solaires. |
| La stratégie PPHJ élimine la complexité associée aux systèmes PHJ en tandem. |
| Cette recherche ouvre la voie à la conception de cellules solaires à faible coût et efficaces. |
| Cette recherche pourrait avoir des implications significatives pour l’avenir de l’énergie renouvelable. |
Références
Leurs conclusions des travaux ont été publiées dans la revue Angewandte Chemie International Edition. Les chercheurs étaient dirigés par le professeur Wang Mingtai de l’Institut de physique de l’état solide, Hefei Institutes of Physical Science (HFIPS), Chinese Academy of Sciences (CAS).
Liangxin Zhu et al, Parallel Planar Heterojunction Strategy Enables Sb2S3 Solar Cells with Efficiency Exceeding 8%, Angewandte Chemie International Edition (2023). DOI: 10.1002/anie.202312951
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