Des scientifiques de l’Ecole Polytechnique de Lausanne ont découvert comment faire face à la perte de puissance et à la complexité de fabrication des cellules photovoltaïques à pérovskites à haut rendement. Ci-dessous un article produit à partir du document fourni par le service communication de l’EPFL.
Les pérovskites sont des matériaux hybrides à base d’halogénures métalliques et de composés organiques. Elles intéressent depuis de longues années le domaine de l’énergie solaire : elles convertissent mieux l’énergie solaire et ont un faible coût de fabrication. Ces atouts en font des candidats pour supplanter les cellules en silicium . Les pérovskites offrent un large potentiel dans de multiples applications dont les éclairages à LED, les lasers et les photodétecteurs.
L’un des obstacles à la commercialisation des cellules à pérovskites est la diminution de leur rendement et de leur stabilité opérationnelle lorsqu’elles sont déployées à grande échelle. La cause ? La structure moléculaire de la pérovskite dont les défauts naturels interfèrent avec le flux d’électrons, provoquant une perte de puissance due à la résistance. Par ailleurs, les processus nécessaires pour obtenir des films de pérovskite de haute qualité et de grande surface sont complexes.
Dans une étude publiée par Nature Nanotechnology, des scientifiques dirigés par Mohammad Nazeeruddin de l’EPFL ont élaboré une méthode simple permettant de produire des nanoparticules rhomboédriques de dioxyde de titane monocristallin utilisables pour produire un film de pérovskite. La nouvelle structure présente moins de désaccords de réseau, moins de défauts, ce qui garantit un meilleur flux d’électrons et réduit la perte de puissance.
Après avoir testé les nouvelles petites cellules photovoltaïques à base de nanoparticules, les scientifiques ont obtenu un rendement de conversion de puissance de 24,05% et un facteur de remplissage (une mesure de la puissance réelle disponible) de 84,7%. Les cellules conservent environ 90% de leurs performances initiales après un fonctionnement continu de 1 400 heures. Les scientifiques ont aussi fabriqué de grandes cellules offrant un rendement de 22,72% avec une surface active de près de 24 cm2. Ce sont « des modules dont le rendement est le plus élevé avec la perte de rendement la plus faible en termes de déploiement à grande échelle », concluent les auteurs.
Autres contributeurs
- North China Electric Power University
- Luxembourg Institute of Science and Technology (LIST)
- Université du Luxembourg
- Académie chinoise des sciences(CAS)
- Université Jiaotong de Xi’an
- Université du Hebei
- Istituto CNR di Scienze e Tecnologie Chimiche «Giulio Natta» (CNR-SCITEC)
- Université de Pérouse
- Istituto Italiano di Tecnologia
- Prince Mohammad Bin Fahd University
- Université des sciences et technologies de Huazhong
- Université de Wurzbourg
- Université du Lac de l’Ouest
- Université Huáqiáo
- Laboratoire de chimie organométallique et médicinale de l’EPFL
- CityU (Université municipale de Hong Kong)
