Le Laboratoire d’Innovation pour les Technologies des Énergies Nouvelles et les nanomatériaux (Liten) du Commissariat à l’énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA) a annoncé avoir développé un module comportant huit cellules à pérovskite dont le rendement de conversion a atteint 20,3 %.
Le dispositif, qui a une surface active de 11,2 cm², a été produit selon un procédé en trois étapes qui comprend le dépôt de couches par une technique de structuration laser basée sur un laser picoseconde ultra-rapide.
Les cellules du module, dont le facteur de remplissage est de 93 %, ont été fabriquées avec une électrode en or sur le dessus, une couche de transport de trous (HTL) en polytriarylamine entre l’électrode et le film de pérovskite, une couche de transport d’électrons (ETL) en oxyde d’étain (IV) (SnO2) sous la pérovskite et une couche conductrice transparente en oxyde d’indium-étain (ITO) au niveau le plus bas. La pérovskite utilisée a été définie par les chercheurs comme un système multi-cationnaire CsyFA1-yPb(I1-xBrx)3.
« Il est important de noter que l’architecture reste simple, sans étape ni couche supplémentaire comme la passivation, que ce soit pour l’ETL ou le HTL » a déclaré Solenn Berson, responsable du laboratoire des modules PV organiques et pérovskites du CEA.
Le CEA, qui travaille sur cette technologie depuis 2015, avait atteint une efficacité de 15,9 % en 2018, avec un dispositif similaire, et de 16,9 % début 2019. Celle-ci atteint désormais 20,3 %, soit 20 % de plus, sur une surface active de 11,2 cm².
Ces améliorations ont été obtenues grâce à différentes optimisations, dont l’amélioration de l’homogénéité de l’épaisseur de la couche de pérovskite déposée avec une technique de revêtement, et l’optimisation de la composition de la formulation de la couche interfaciale de type n (nanoparticules de SnO2). Selon Solenn Berson, la cristallisation de la couche de pérovskite a été améliorée, ainsi que l’extraction des charges entre le SnO2 et le matériau pérovskite. Par ailleurs, la formulation du matériau HTL a été optimisée pour améliorer l’extraction du trou du dispositif.
Le module aurait une efficacité stabilisée de plus de 19 % au test de point de puissance maximale. Les développeurs du Liten affirment que le dispositif peut conserver environ 90 % de ses performances initiales après 1 000 heures d’éclairage continu.
« La technologie de la pérovskite est désormais en voie d’industrialisation, en maintenant un rendement élevé sur des appareils de plus grande surface grâce au développement de techniques de revêtement par fentes », a ajouté Berson. Le procédé à fente est similaire au revêtement roll-to-roll et est utilisé pour déposer des films très uniformes.
Le CEA a par ailleurs annoncé faire partie du Top 100 Clarivate, un classement effectué par Clarivate Analytics, qui prend en compte toutes les entreprises et organismes de recherche ayant déposé au moins 100 brevets d’invention durant les cinq dernières années. « Le CEA est ainsi un des premiers déposants de brevets en France avec 680 demandes de brevets en 2019, principalement dans les domaines applicatifs de la micro-électronique (semi-conducteurs), des nouvelles technologies de l’énergie (NTE), de l’instrumentation et de la santé, adressant les grandes transitions en cours : énergétiques, numériques et médicales », précise le centre de recherche.
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