D’après pv magazine International
Des universitaires de l’Académie chinoise des sciences ont conçu une cellule solaire en pérovskite ultrafine utilisant un résonateur Gires-Tournois pour améliorer l’absorption de la lumière. Cette nouvelle cellule solaire a été présentée dans l’article « Ultrathin perovskite solar cell based on Gires-Tournois resonator configuration with 27% theoretical efficiency », publié dans Solar Energy.
Les résonateurs Gires-Tournois sont des cavités optiques d’ondes stationnaires conçues pour générer une dispersion chromatique. Généralement équipés d’un miroir métallique réfléchissant, ils sont essentiellement utilisés pour des applications à fréquences pulsées, telles que la compression d’impulsions. « Notre résonateur Gires-Tournois s’appuie sur une structure optique simple, combinée à un miroir arrière en argent, explique Ning Dai, principal auteur de l’étude, à pv magazine. Il optimise le captage et l’utilisation de la lumière tout en améliorant la capacité d’absorption de celle-ci. »
Les chercheurs indiquent qu’ils ont cherché à concevoir « avec soin » l’épaisseur de chaque couche de la cellule solaire et ont choisi l’argent comme métal réfléchissant après une série de simulations.
La cellule qu’ils ont conçue consiste en une couche de transport des électrons (ETL) de 10 nm basée sur de l’oxyde de zinc (ZnO), un absorbeur en pérovskite de 45 nm, une couche de transport des trous (HTL) de 5 nm en oxyde de nickel(II) (NiOx) et un miroir arrière en argent de 60 nm. « L’efficacité du cadre théorique proposé a été vérifié par simulation optique et par une analyse réalisée à l’aide du logiciel SCAPS, fournissant ainsi un socle à la recherche expérimentale sur les cellules solaires en pérovskite ultrafines », précise Ning Dai.
Selon le groupe d’universitaires, la configuration de cellule proposée pourrait atteindre une capacité d’absorption moyenne d’environ 85 %. Ce résultat serait essentiellement dû à l’augmentation de l’absorption de la lumière dont la longueur d’onde est comprise entre 400 et 800 nm, ce qui entraînerait une amélioration « significative » du rendement électrique du photon incident (IPCE) imputable aux effets « prononcés » des interactions lumière-matière entre l’absorbeur pérovskite et le miroir métallique.
« Les simulations électriques indiquent que la cellule solaire en pérovskite ultrafine MAPbI3 affiche un rendement de conversion photoélectrique atteignant environ 26 %, soit plus que ses équivalents classiques, poursuivent les scientifiques. Dans les conditions idéales, le rendement de conversion des cellules solaires en pérovskite ultrafines peut même atteindre 27 % environ. »
Ils ajoutent que ce type de cellule à pérovskite ultrafine nécessite de recourir à des techniques de dépôt sous vide afin d’atteindre les niveaux de rendement souhaités en production commerciale. « Il est intéressant de noter que l’utilisation d’une couche d’absorption en pérovskite très fine réduit les coûts en termes de matériaux et permet de baisser de manière significative la quantité de plomb utilisée dans le dispositif », concluent-ils.
Traduction assurée par Christelle Taureau
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