Les tests sur le terrain montrent que les modules en pérovskite conservent 78 % de leur efficacité initiale après un an

Des chercheurs du centre de recherche belge imec et de l’Université de Chypre ont annoncé avoir terminé des tests de stabilité en extérieur de mini-modules solaires en pérovskite, fournissant deux ans de données sur la performance de leur stabilité.

janvier 10, 2025 Gwénaëlle Deboutte

Image : Imec

D’après pv magazine International

L’équipe de recherche a testé des mini-modules en pérovskite à halogénures métalliques de 4 cm², développés à imec/EnergyVille à l’Université de Hasselt en Belgique, dans des conditions réelles à Nicosie, Chypre, et a constaté que les panneaux conservent une « remarquable » rétention de l’efficacité de conversion énergétique après un an. Les travaux de recherche sont décrits dans l’article « Diurnal Changes and Machine Learning Analysis of Perovskite Modules Based on Two Years of Outdoor Monitoring », publié dans ACS Energy Letters.

« Le mini-module le plus durable a conservé 78 % de son efficacité initiale après un an. Les taux de perte de performance pendant la période de rodage des pérovskites se situaient entre 7 % et 8 % par mois pour les configurations de pérovskite testées », ont indiqué les chercheurs. Ils ont également capturé des données sur la dégradation diurne et la récupération, suivies pour toutes les configurations de pérovskite testées.

« Les résultats ont également été diffusés et discutés lors de conférences et avec nos partenaires dans différents projets, comprenant à la fois le milieu académique et l’industrie. Il y a un grand intérêt, car ces ensembles de données sont parmi les plus complets actuellement disponibles pour les tests en extérieur de modules pérovskite », a déclaré Tom Aernouts, responsable R&D chez imec/UHasselt/EnergyVille, à pv magazine.

Les essais en extérieur sont des étapes vers la commercialisation des technologies pérovskites pour des applications photovoltaïques à l’échelle industrielle et résidentielle, car elles révèlent comment les conditions environnementales, telles que l’éclairage variable, la température et les conditions climatiques, affectent la performance des cellules. « Malgré cela, seule une poignée de groupes de recherche a étudié la performance en extérieur des photovoltaïques pérovskites, en se concentrant principalement sur des petites cellules plutôt que sur des modules », ont précisé les chercheurs.

« Nous avons également introduit de nouvelles architectures de modules pérovskites pour certains de ces tests, et nous continuerons de le faire, également sur de nouveaux sites », a ajouté Tom Aernouts, mentionnant le Colorado, le Moyen-Orient, l’Afrique du Nord et l’Asie de l’Est. D’autres essais sur le terrain sont en cours dans diverses zones climatiques à Bruxelles, Madrid (Espagne), Fribourg (Allemagne) et dans l’État du Nouveau-Mexique (États-Unis), qui sont respectivement des régions pluvieuses, modérées et arides.

Les mini-modules pérovskites déployés dans cette étude avaient une architecture de dispositif p-i-n, selon les chercheurs. Les cellules étaient construites avec des substrats en verre recouverts d’oxyde d’indium-étain (ITO), une couche de transport de trous en oxyde de nickel(II) (NiOx), une couche de pérovskite, une couche de transport d’électrons (ETL) et une autre couche ITO. La composition de la pérovskite pour cette recherche était FA0.8Cs0.2Pb(I0.94Br0.06)3. La composition de l’ETL était variée, soit lithium fluorure (LiF), buckminsterfullerène (C60) et une couche tampon bathocuproine (BCP), soit la composition LiF/C60/LiF.

Les mesures sur le terrain, qui se concentraient sur l’évolution des principaux paramètres électriques, ont été acquises à l’aide de divers équipements électriques de fournisseurs commerciaux, ainsi que d’une station météorologique, incluant un source-mètre courant-tension multiplexé pour effectuer des mesures séquentielles sur les dispositifs testés. De plus, un logiciel LabVIEW a été conçu pour enregistrer les courbes courant-tension (I-V) toutes les 10 à 15 minutes.

Les données recueillies ont permis aux scientifiques de développer un modèle prédictif basé sur les données pour prévoir les séries temporelles de la production d’énergie à l’aide de la technique de régression eXtreme Gradient Boosting (XGBoost). Ils ont noté que ce modèle pouvait « prévoir avec précision » la production d’énergie de l’ensemble des tests avec une erreur quadratique moyenne normalisée (nRMSE) de 6,76 %, ce qui montre « une forte corrélation entre la production réelle et celle prédite ».

L’aspect le plus difficile de l’étude, selon Aernouts, a été la reproductibilité du processus de fabrication des échantillons, qu’il a noté comme « crucial pour la pertinence » des tests en extérieur. « Par conséquent, nous avons d’abord développé une base de traitement de module hautement reproductible, incluant une encapsulation forte. Cela signifiait aussi que la longue durée de vie des modules complets avait priorité sur l’efficacité des petites cellules d’un seul area », a déclaré Tom Aernouts, ajoutant qu’un autre aspect difficile était que les sites de test doivent adapter leurs installations à la technologie des cellules pérovskites.

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