Innover : atteindre une tension record grâce aux cellules solaires à pérovskite transparentes

Une équipe de chercheurs de l'Université de Stuttgart en Allemagne a réalisé une avancée révolutionnaire dans le domaine des cellules solaires à pérovskite. Ils ont développé avec succès une cellule solaire à pérovskite transparente à jonction unique avec une tension impressionnante de 1,78 V, établissant ainsi un nouveau record dans l'industrie.

Le composant clé de cette cellule est un matériau pérovskite hybride de chlorure de méthylamine et de plomb (MAPbCl3), connu pour sa bande interdite à haute énergie parmi tous les pérovskites. Ce matériau unique ouvre des possibilités passionnantes pour les cellules solaires à pérovskite à large bande interdite, à la fois dans des applications telles que l'Internet des objets (IoT) et les fenêtres solaires, ainsi que dans les cellules solaires à multijonctions.

Jusqu'à présent, les pérovskites à jonction unique avec de larges bandes interdites avaient du mal à atteindre des tensions élevées. La limitation réside dans la cinétique de cristallisation rapide et la faible solubilité des précurseurs du matériau. Il en résulte une couverture incomplète du film et une morphologie irrégulière du film.

Pour surmonter cette limitation, l'équipe de recherche a utilisé une méthode de dépôt en deux étapes suivie d'un recuit sous azote moléculaire (N2) gazeux dans une boîte à gants. En contrôlant l’atmosphère de recuit, ils ont pu influencer la cinétique de cristallisation de MAPbCl3 sans affecter ses propriétés globales. Ce processus a considérablement amélioré la couverture de surface et l'uniformité du film.

La construction de la cellule solaire impliquait plusieurs couches, dont un substrat en oxyde d'étain dopé au fluor (FTO), une couche de transport d'électrons (ETL) à base de dioxyde de carbone-titane (C/TiO2), une couche mésoporeuse de TiO2, le Un absorbeur MAPbCl3, une couche de transport de trous (HTL) Spiro-OMeTAD et un contact métallique en or (Au).

Dans des conditions d'éclairage standard, la cellule a présenté des performances impressionnantes. Il a atteint un rendement de conversion de puissance de 0,81 %, une tension en circuit ouvert de 1,71 V, une densité de courant de court-circuit de 0,73 mA cm−2 et un facteur de remplissage de 64,7 %.

La cellule a notamment démontré une tension en circuit ouvert extraordinairement élevée de 1,78 V, ce qui est la plus élevée jamais enregistrée pour une cellule solaire à pérovskite basée sur MAPbCl3. Il convient de mentionner que cette tension a été obtenue en utilisant la couche de transport de trous spiro-OMeTAD conventionnelle, optimisée pour les bandes interdites étroites. Ce résultat surprenant indique que les mêmes contacts utilisés pour les cellules solaires à pérovskite d'efficacité record mondiale avec des bandes interdites étroites peuvent supporter des tensions aussi élevées.

Les chercheurs ont publié leurs résultats dans un article récent intitulé « Absorbeur de lumière MAPbCl3 pour les cellules solaires à pérovskite à haute tension », disponible dans ACS Publications.

Cette réalisation révolutionnaire ouvre la voie à de nouvelles avancées dans le domaine des cellules solaires à pérovskite haute tension, nous rapprochant ainsi de solutions énergétiques plus efficaces et durables. Avec un potentiel d'applications plus larges et des performances améliorées, l'avenir des cellules solaires à pérovskite s'annonce plus prometteur que jamais.