Les cellules solaires fabriquées à partir de pérovskites aux halogénures métalliques atteignent des rendements élevés et leur generation à partir d’encres liquides ne nécessite qu’une petite quantité d’énergie. Une équipe dirigée par le professeur Dr. Eva Unger du Helmholtz-Zentrum Berlin étudie le processus de output. À la source de rayons X BESSY II, le groupe a analysé la composition optimale des encres précurseurs pour la creation de couches minces de pérovskite FAPbI3 de haute qualité par enduction par filière. Les cellules solaires produites avec ces encres ont été testées en circumstances réelles sur le terrain pendant un an et mises à l’échelle jusqu’à la taille d’un mini-module.
Les pérovskites aux halogénures métalliques sont considérées comme une classe de matériaux particulièrement peu coûteuse et prometteuse pour les modules solaires de nouvelle génération. Les cellules solaires à pérovskite peuvent être produites avec des procédés de revêtement utilisant des encres liquides fabriquées à partir de matériaux précurseurs et de divers solvants. Après enduction, les solvants s’évaporent et les pérovskites cristallisent pour former une couche moreover ou moins homogène.
Options de mise à l’échelle
L’équipe du professeur Eva Unger au Helmholtz-Zentrum Berlin possède une vaste knowledge dans les méthodes de traitement basées sur des options et étudie les selections de mise à l’échelle. “Le photovoltaïque à la pérovskite est la meilleure technologie PV disponible en solution”, déclare Eva Unger, “mais nous commençons à peine à comprendre comment l’interaction complexe des composants du solvant affecte la qualité des couches de pérovskite.”
Variants de viscosité
En effet, lorsque les couches de pérovskite d’halogénure sont déposées sur de grandes surfaces, des inhomogénéités indésirables peuvent se produire, par exemple des buildings dites nervurées. “En faisant varier la viscosité de l’encre, de tels effets peuvent être minimisés”, explique Jinzhao Li, qui fait son doctorat avec Unger. Chez BESSY II, il a étudié comment différentes combinaisons de solvants affectent la cristallisation des movies de pérovskite. Les meilleures cellules solaires en pérovskite pin-FAPbI3 atteignent ainsi un rendement certifié de 22,3 % à l’échelle du laboratoire. Jinzhao Li a également produit des mini modules solaires (area lively de 12,6 cm2) avec des collègues du laboratoire d’innovation HySPRINT et PVcomB, qui ont atteint des rendements d’environ 17 %.
Test extérieur pendant un an
L’équipe du Dr Carolin Ulbrich a testé les cellules solaires optimisées dans l’installation d’essai extérieure de PVcomB pendant une année entière : dans le processus, l’efficacité est restée presque stable en hiver et au printemps, et n’a baissé que pendant les mois d’été les plus chauds. “Ces assessments de modules plus grands dans des situations réelles nous donnent des informations précieuses sur les mécanismes de dégradation pour ensuite améliorer encore la stabilité à long terme des photovoltaïques aux halogénures pérovskites”, explique Eva Unger.