D’après pv magazine international.
Une équipe de chercheurs de la King Abdullah University of Science and Technology (KAUST) a dévoilé des informations détaillées sur la cellule solaire tandem pérovskite-silicium au rendement de 33,7 %, qui avait fait l’objet d’une annonce de l’université saoudienne en mai 2023.
Dans l’étude « Enhanced cation interaction in perovskites for efficient tandem solar cells with silicon in Science » publiée dans Science, les scientifiques expliquent avoir développé la cellule solaire tandem avec un nouvel additif en pérovskite, connu sous le nom de tétrahydrotriazinium, synthétisé sur site avec du dichlorure de méthylènediammonium pour obtenir une solution avant-gardiste.
« Notre méthode implique l’utilisation d’une stratégie additive, qui constitue une étape simple malgré la chimie complexe sous-jacente. Elle améliore considérablement une plateforme de cellule déjà qualitative, pour atteindre un niveau encore plus élevé », a déclaré à pv magazine Erkan Aydin, auteur correspondant de la recherche. « De plus, notre approche dans la mise au point de la composition améliore la stabilité de phase de ces films dans des conditions chaudes et lumineuses. »
L’architecture de la cellule repose sur un dispositif tandem ayant atteint un rendement certifié de 32,5 % en 2023, obtenu en « se concentrant sur l’interconnexion efficace de la pérovskite et des sous-cellules en silicium, alliée à une gestion optique extrême », selon Erkan Aydin.
Le coauteur de la recherche souligne que les résultats obtenus en laboratoire nécessitent une coopération industrielle avant que le tétrahydrotriazinium ne soit intégré dans la production commerciale de cellules tandem pérovskite-silicium. « La démarche de laboratoire visant à réduire la perte de performance à moindres coûts est scientifique. Ces améliorations itératives peuvent avoir d’importantes répercussions sur l’industrie, mais nous avons besoin de partenaires pour montrer comment mettre en œuvre nos résultats à plus grande échelle », déclare-t-il.
« Le secteur a réagi positivement, et nous cherchons des partenaires industriels pour collaborer sur ces points sur des plateformes de dispositifs à l’échelle », ajoute Erkan Aydin.
La cellule, dont le rendement de 33,7 % a été certifié par l’Installation européenne d’essais solaires (ESTI), présente une surface de dispositif de 1 cm2 et une cellule en pérovskite sur le dessus à configuration p-i-n. Elle atteint une tension en circuit ouvert de 1 985 V, une densité de courant en court-circuit de 21,02 mA cm² et un facteur de remplissage de 81,6 %.
À titre de comparaison, un dispositif de référence sans traitement au tétrahydrotriazinium atteignait un rendement de conversion d’énergie de 32,8 %, une tension en circuit ouvert de 1 949 V et une densité de courant en court-circuit de 20,96 mA cm² ainsi qu’un facteur de remplissage de 80,5 %.
Le dispositif traité présentait également une stabilité accrue après 1 500 heures par rapport à des cellules produites sans tétrahydrotriazinium. De plus, les chercheurs ont découvert que le dispositif tandem pérovskite-silicium visé sans encapsulation conservait plus de 82 % de sa performance initiale après 300 minutes de suivi de point de puissance maximum (MPP) sous irradiation 1 soleil continue, à l’air ambiant à 75 C, alors que le dispositif de contrôle atteignait 80 % de sa performance initiale en 120 minutes.
Esma Unger, l’auteur co-correspondant chez KAUST a déclaré à pv magazine qu’à l’avenir, l’objectif de la recherche à long terme de KAUST KPV-LAB était de développer une solution photovoltaïque haute performance réaliste pour des climats ensoleillés et chauds. « Chez KAUST, nous nous concentrons sur la création de cellules solaires tandem à haut rendement, mais aussi sur leur stabilité opérationnelle à long terme », a-t-il déclaré en ajoutant que la stabilité et les réponses apportées aux défis restants constituaient désormais la priorité.
La description des travaux est le fruit du travail des chercheurs de KAUST et de l’Université de Marmara en Turquie.
Traduction assurée par Anne Akpadji.
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