Cette percée qui décuple l’efficacité des cellules solaires à pérovskite s’avère moins coûteuse

Une nouvelle méthode de production

De nombreux défis sont encore à relever pour assurer la transition énergétique mondiale vers l’énergie verte. L’énergie solaire a un très grand rôle à jouer dans cette perspective, et de nombreuses recherches sont encore menées pour améliorer ce secteur, tant sur le plan technique qu’économique. Récemment, des recherches réalisées par les chercheurs de l’université Rice au Texas ont apporté une nouvelle innovation de prime importance dans le domaine de la production d’énergie solaire.

D’après les résultats de l’étude publiée dans la revue Science, il s’agit de nouvelles cellules solaires à pérovskite (un matériau composé de matières organiques associées à un métal, généralement de l’oxyde de calcium et du titane). Notons que les cellules solaires à pérovskite en elles-mêmes ne sont pas nouvelles. Il s’agit d’un type de cellule solaire qui comprend un composé à structure pérovskite, le plus souvent un matériau hybride organique/inorganique à base d’halogénure de plomb ou d’étain comme couche active de collecte de lumière.

Ce qui différencie les cellules solaires à pérovskite des chercheurs de l’université Rice, c’est leur nouvelle méthode de synthèse de l’iodure de plomb formamidinium (FAPbI3) en films photovoltaïques ultrastables. Il faut savoir que si la pérovskite naturelle existe, elle est rare. Ainsi, pour pouvoir l’utiliser dans la fabrication de cellules solaires, les pérovskites sont synthétisées artificiellement. Cela peut notamment se faire en mélangeant des cations et des halogénures avec du FAPbI3. Cependant, si le FAPbI3 est chimiquement stable, ce cristal est structurellement instable.

Major Breakthrough in Perovskite Solar Cells Paves the Way for More Affordable Solar Power

This is big news for the future of solar energy.

Solar power is the fastest-growing energy technology — and by a wide margin. In 2023, more than twice as much new electricity generation… pic.twitter.com/chJG2SrNWY

— Owen Gregorian (@OwenGregorian) June 27, 2024

Vers une baisse des coûts

Pour résoudre ce problème, les scientifiques ont incorporé des modèles de pérovskite 2D au FAPbI3. Cela a permis de guider la formation de la pérovskite 3D en vrac, fournissant un support structurel essentiel au réseau cristallin du film photovoltaïque et améliorant sa stabilité. Cette approche a également permis d’atténuer l’instabilité inhérente du FAPbI3. En conséquence, les chercheurs ont réussi à obtenir des cellules solaires dotées d’une durabilité remarquable, ne montrant aucun signe de dégradation même après 20 jours de fonctionnement continu. Cela marque une avancée majeure dans la maturation des cellules solaires à pérovskite.

En plus d’améliorer de manière conséquente l’efficacité des cellules solaires à pérovskite, cette nouvelle méthode de synthèse du FAPbI3 a également l’avantage d’être plus facile à traiter. Autrement dit, cela permet de produire plus facilement la pérovskite et, par extension, de la produire à plus grande échelle et de diminuer les coûts de production. De plus, contrairement aux cellules solaires à base de silicium, les films de pérovskite peuvent être traités à des températures plus basses, ce qui permet une production sur des substrats plastiques ou flexibles, réduisant encore davantage les coûts.