Un miroir en argent triple l’efficacité des cellules solaires en pérovskite

Une équipe de chercheurs américains est parvenue à tripler l’efficacité des cellules en pérovskite, considérée comme le « matériau miracle » de l’énergie solaire, via l’ajout d’un substrat réfléchissant.

Atténuer la « recombinaison des électrons »

Pendant près d’un siècle, le silicium a représenté le matériau de prédilection pour la fabrication des cellules solaires, en raison de son abondance et de sa capacité à convertir efficacement la lumière en courant électrique. Mais au cours des dix dernières années, un nouveau concurrent a rapidement gravi les échelons : la pérovskite, beaucoup moins chère et présentant un efficacité similaire.

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Lorsqu’un matériau photovoltaïque est exposé à la lumière, il va absorber ce type d’énergie et la transmettre aux électrons qui le composent. Ces derniers vont alors le traverser sous forme de courant électrique, extrait par des contacts métalliques conducteurs et injecté dans le réseau.

Toutefois, il arrive que les « trous » laissés par les électrons autour de leur noyau atomique soient comblés par d’autres de ces particules. Un phénomène connu sous le nom de « recombinaison des électrons », diminuant le rendement de la cellule.

Dans le cadre de travaux publiés dans la revue Nature Photonics, les scientifiques de l’université de Rochester ont découvert que le fait d’ajouter un substrat composé d’argent seul ou de couches alternées de ce matériau et d’oxyde d’aluminium sous la pérovskite permettait de réduire considérablement cette recombinaison, en modifiant les interactions entre les électrons.

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Une efficacité décuplée

Selon l’équipe, ces couches-miroir vont produire des images inversées des paires électron-trou, réduisant la probabilité que les premiers comblent les seconds. Lors de différents tests, cette approche a permis de multiplier par 3,5 l’efficacité de la conversion de la lumière.

« Un morceau de métal peut faire autant de travail qu’une ingénierie chimique complexe dans un laboratoire humide », souligne Chunlei Guo, auteur principal de l’étude. « Au fur et à mesure que de nouvelles pérovskites émergent, nous pouvons utiliser notre méthode basée sur la physique pour améliorer encore leurs performances. »