Les cellules solaires convertissent la lumiĂšre en Ă©nergie, mais elles peuvent ĂȘtre inefficaces et vulnĂ©rables Ă  l’environnement, se dĂ©gradant avec, ironiquement, trop de lumiĂšre ou d’autres facteurs, y compris l’humiditĂ© et les basses tempĂ©ratures. Une Ă©quipe de recherche internationale a mis au point un nouveau type de cellule solaire qui peut Ă  la fois rĂ©sister aux risques environnementaux et qui est efficace Ă  26,7% pour la conversion d’Ă©nergie.

Ils ont publié leurs résultats le 26 mars dans Science.

DĂ©veloppement d'une cellule solaire Ă  double couche hautement efficace et stable

Les chercheurs, dirigĂ©s par Byungha Shin, professeur au DĂ©partement de science et d’ingĂ©nierie des matĂ©riaux de KAIST, se sont concentrĂ©s sur le dĂ©veloppement d’une nouvelle>

Pour obtenir de meilleures performances, Shin et son Ă©quipe ont construit une cellule solaire Ă  double couche, appelĂ©e tandem, dans laquelle deux ou plusieurs absorbeurs de lumiĂšre sont empilĂ©s pour mieux utiliser l’Ă©nergie solaire. Pour utiliser la pĂ©rovskite dans ces appareils en tandem, les scientifiques ont modifiĂ© la propriĂ©tĂ© optique du matĂ©riau, ce qui lui permet d’absorber une plus large gamme d’Ă©nergie solaire. Sans ajustement, le matĂ©riau n’est pas aussi utile pour rĂ©aliser des cellules solaires en tandem Ă  hautes performances. La modification de la propriĂ©tĂ© optique de la pĂ©rovskite s’accompagne toutefois d’une pĂ©nalitĂ© – le matĂ©riau devient extrĂȘmement vulnĂ©rable Ă  l’environnement, en particulier Ă  la lumiĂšre.

Pour contrer la nature délicate de la pérovskite à large bande interdite, les chercheurs ont conçu des combinaisons de molécules composant une couche bidimensionnelle dans la pérovskite, stabilisant les cellules solaires.

« Nous avons développé un matériau de pérovskite à large bande interdite de haute qualité et, en combinaison avec des cellules solaires au silicium, nous avons réalisé des cellules tandem de pérovskite-silicium de>

Le dĂ©veloppement n’a Ă©tĂ© possible que grĂące Ă  la mĂ©thode d’ingĂ©nierie, dans laquelle le rapport de mĂ©lange des molĂ©cules construisant la couche bidimensionnelle est soigneusement contrĂŽlĂ©. Dans ce cas, le matĂ©riau de pĂ©rovskite a non seulement amĂ©liorĂ© l’efficacitĂ© de la cellule solaire rĂ©sultante, mais a Ă©galement gagnĂ© en durabilitĂ©, conservant 80% de sa capacitĂ© de conversion de puissance initiale mĂȘme aprĂšs 1 000 heures d’Ă©clairage continu. Selon Shin, c’est la premiĂšre fois qu’une telle efficacitĂ© est obtenue avec une seule couche de pĂ©rovskite Ă  large bande interdite.

« Une telle pĂ©rovskite Ă  large bande interdite et Ă  haute efficacitĂ© est une technologie essentielle pour atteindre une efficacitĂ© ultra-Ă©levĂ©e des cellules solaires tandem perovskite-silicium (double couche) », a dĂ©clarĂ© Shin. « Les rĂ©sultats montrent Ă©galement l’importance de la correspondance de bande interdite des cellules supĂ©rieures et infĂ©rieures dans ces cellules solaires en tandem. »

Les chercheurs, ayant stabilisĂ© le matĂ©riau pĂ©rovskite Ă  large bande interdite, se concentrent dĂ©sormais sur le dĂ©veloppement de cellules solaires tandem encore plus efficaces qui devraient avoir plus de 30% d’efficacitĂ© de conversion de puissance, ce que personne n’a encore rĂ©alisĂ©,

« Notre objectif ultime est de dĂ©velopper des cellules solaires tandem Ă  trĂšs haute efficacitĂ© qui contribuent Ă  l’augmentation de l’Ă©nergie solaire partagĂ©e entre toutes les sources d’Ă©nergie », a dĂ©clarĂ© Shin. « Nous voulons contribuer Ă  rendre la planĂšte plus saine. »