Au cours de la dernière décennie, les cellules solaires tandem pérovskite-silicium ont connu un développement étonnant. La recherche a montré des rendements de plus de 33 pour cent, dépassant de loin ceux des cellules solaires conventionnelles à foundation de silicium. Cependant, la technologie n’a pas encore atteint le marché. L’un des défis majeurs réside dans la concern non résolue de savoir quel procédé est le mieux adapté à la manufacturing en masse de cellules solaires à pérovskite. Alors que les procédés de fabrication à foundation de solvants sont utilisés dans les laboratoires du monde entier, les procédés de dépôt sous vide en period vapeur restent la norme pour la generation de films minces pour le photovoltaïque ou les diodes électroluminescentes organiques (OLED).
Un consortium intercontinental de partenaires universitaires et industriels dirigé par NREL et Package a publié une étude comparative qui révèle des différences majeures dans la dialogue scientifique de ces processus de generation. Le professeur titulaire Ulrich W. Paetzold de l#39Institut de technologie des microstructures et de l#39Institut de technologie de la lumière du Package explique : « En 2022, 98 % de toutes les études scientifiques portaient sur des procédés à foundation de solvants. Les procédés sous vide, en revanche, ont prouvé eux-mêmes dans l#39industrie depuis de nombreuses décennies. Bien qu#39ils puissent faire progresser de manière décisive la commercialisation des cellules solaires, ils sont fortement sous-représentés.
La fabrication à foundation de solvants utilise des encres dans lesquelles des sels organiques et inorganiques sont dissous dans un solvant. Ces encres peuvent être déposées sur la surface area du substrat en utilisant diverses approaches d#39perception. La fabrication sous vide, quant à elle, utilise des procédés secs et sans solvant. Les matériaux sont sublimés sous vide sous apport de chaleur, c#39est-à-dire qu#39ils passent de l#39état solide à l#39état gazeux et se condensent à la area du substrat. Il est également attainable de combiner les deux procédés pour la creation de cellules solaires à pérovskite.
L#39efficacité et le débit des laboratoires ne font pas tout dans la production de masse
Dans leur étude, les auteurs ont analysé les avantages et les inconvénients des deux méthodes. La domination de la output à foundation de solvants dans la recherche est principalement due à sa facilité d#39utilisation en laboratoire, à sa bonne efficacité dans des circumstances de laboratoire et à son faible coût. Une generation rouleau à rouleau évolutive, telle qu#39elle est utilisée dans l#39effect de journaux, est possible.
La creation sous vide est associée à des coûts d’investissement légèrement in addition élevés. Les taux de dépôt restent inférieurs à ceux de la output scientifique à base de solvants. Cependant, les auteurs présentent diverses solutions et concluent que la technologie basée sur le vide est compétitive en termes de paramètres réels tels que les coûts énergétiques, le rendement de creation, les coûts des matériaux, les coûts de démantèlement et les coûts de recyclage. La bonne reproductibilité du dépôt, la facilité de contrôle du processus, la disponibilité des équipements de processus industriels et la facilité d#39évolutivité du dépôt depuis de petites cellules solaires à l#39échelle du laboratoire jusqu#39aux domaines de produits pertinents pour l#39software rendent la manufacturing sous vide très attrayante pour la commercialisation. « La fabrication sous vide est furthermore performante que sa réputation », déclare Tobias Abzieher. Les auteurs n’ont donc pas été surpris de constater que l’industrie s’intéresse déjà beaucoup aux procédés sous vide pour la production de cellules solaires en pervoskite, même s’ils diffèrent de la méthode principalement utilisée dans la recherche.
Selon les chercheurs, pour tirer pleinement parti des effets d’échelle des processus basés sur le vide, des améliorations supplémentaires sont nécessaires. Il est essential d#39étudier la qualité du dépôt pour améliorer l#39efficacité. De as well as, le taux de dépôt doit être considérablement augmenté. « Non seulement le dépôt en section vapeur est le choix numéro un de l#39industrie lorsqu#39il s#39agit de commercialiser un nouveau produit à couche mince, mais notre analyse montre qu#39il peut également être compétitif en termes de coût par rapport au dépôt en remedy », ajoute David Moore de NREL.
