Une percée décuple la stabilité et l’efficacité des cellules solaires à pérovskite

Si de nombreux progrès ont été faits dans le domaine des cellules solaires à pérovskite, celles-ci sont encore loin d’avoir atteint leur plein potentiel. Grâce à l’ajout d’une couche de points quantiques, des chercheurs sont parvenus à améliorer significativement leurs performances.

Une fine couche de points quantiques

Les cellules solaires à pérovskite constituent des alternatives prometteuses à leurs homologues à base de silicium pour plusieurs raisons : les minces films utilisés sont capables d’absorber efficacement l’ensemble du spectre de la lumière visible, et s’avèrent également bon marché, légers et flexibles. Cependant, les dispositifs actuels se révèlent peu stables, peuvent se dégrader en conditions réelles et leur efficacité a également tendance à diminuer lorsque la surface augmente.

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Pour cette nouvelle étude parue dans la revue Science, les chercheurs de l’École polytechnique fédérale de Lausanne et de l’Institut coréen de recherche sur l’énergie ont trouvé un moyen innovant d’améliorer les performances de ce type de cellules en remplaçant la couche de transport d’électrons par une fine épaisseur de points quantiques.

Particules de taille nanométrique agissant comme des semi-conducteurs, ceux-ci émettent de la lumière à des longueurs d’onde (couleurs) spécifiques lorsqu’ils sont éclairés, et leurs propriétés optiques uniques les rendent parfaitement adaptés à de nombreuses applications dans le domaine de l’optique.

Des performances impressionnantes

Dans le cas présent, les scientifiques ont remplacé la couche de transport d’électrons en dioxyde de titane de leurs cellules à pérovskite par une couche de points quantiques d’oxyde d’étain (IV). Ce qui s’est traduit pas une amélioration substantielle de la capacité de capture de la lumière des dispositifs et une diminution de la perte d’efficacité se produisant parfois à l’interface entre la couche de transport d’électrons et la couche à pérovskite.

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Grâce à cette approche, leurs dispositifs à pérovskite ont atteint un rendement de 25,7 %, soit 0,1 % de moins que le record actuel pour une surface de 0,08 cm². Les rendements des cellules solaires plus grandes se sont également avérés décents : ceux-ci étaient de 23,3 % pour une cellule de 1 cm², 21,7 % pour 20 cm² et 20,6 % pour 64 cm².

En novembre dernier, des chercheurs allemands avaient de leur côté découvert comment la structure désordonnée de la pérovskite augmentait ses performances.