Révolution dans l'énergie solaire : 33,1% d'efficacité grâce à une nouvelle passivation !

Révolution dans l'énergie solaire : 33,1% d'efficacité grâce à une nouvelle passivation !

Une équipe de recherche internationale impliquant l'Université des sciences et technologies du Roi Abdallah (KAUST), l'Université de Fribourg et l'Institut Fraunhofer pour les systèmes d'énergie solaire ISE a réalisé des progrès remarquables dans l'efficacité des cellules solaires tandem pérovskite-silicium. Ces cellules solaires innovantes combinent une cellule supérieure en pérovskite avec une cellule inférieure en silicium et utilisent des méthodes de passivation avancées pour obtenir des augmentations d'efficacité qui dépassent de loin ce qui était auparavant possible. Le Dr Oussama Er-Raji, auteur principal et chercheur postdoctoral à l'INATECH de l'Université de Fribourg, rapporte des résultats impressionnants publiés dans la revue Science.

Alors que les cellules solaires au silicium conventionnelles atteignent un rendement maximum de 29,4 pour cent, les cellules solaires tandem passivées ont pu atteindre un rendement allant jusqu'à 33,1 pour cent. Les cellules traitées présentaient également une tension en circuit ouvert de 2,01 volts. Il s’agit d’une avancée significative puisque la technologie de passivation utilisée jusqu’à présent était limitée aux surfaces planes. La nouvelle méthode de passivation, consistant à déposer du dihydroiodure de 1,3-diaminopropane sur des surfaces inégales, s'est révélée cruciale.

Une passivation innovante pour l'avenir

La passivation améliore non seulement l'efficacité des cellules, mais augmente également la conductivité et le facteur de remplissage. Ce qui est particulièrement remarquable est que la passivation dans les cellules solaires à pérovskite affecte la couche entière, contrairement aux cellules solaires au silicium où elle n'affecte que les couches supérieures. Cette découverte pourrait servir de base à de futures recherches et offre des perspectives prometteuses pour le développement de cellules solaires encore plus puissantes.

Les résultats sont étroitement liés au projet de phare Fraunhofer « MaNiTU » et à d'autres initiatives telles que « PrEsto » et « Perle », financées par le ministère fédéral de l'Économie et de l'Énergie (BMWE). Ces projets se concentrent non seulement sur l’augmentation de l’efficacité mais également sur la durabilité des cellules solaires.

Compatibilité entre efficacité et durabilité

En outre, les chercheurs de la société Fraunhofer étudient des matériaux à structure cristalline pérovskite et ont découvert que seules les pérovskites contenant du plomb sont capables d'atteindre des rendements élevés. Bien que ces matériaux soient actuellement efficaces, le défi consiste à trouver des matériaux alternatifs, non toxiques et sans plomb. Malgré ces défis, les scientifiques ont réalisé des progrès significatifs dans le développement de démonstrateurs hautement efficaces. Un exemple est une cellule solaire tandem pérovskite-silicium d'une superficie de plus de 100 centimètres carrés, réalisée par métallisation par sérigraphie.

Les processus de recyclage avancés explorés dans les projets pourraient permettre une économie circulaire pour les pérovskites contenant du plomb. Ces recherches, axées sur la production de nouveaux matériaux et le développement de procédés de fabrication appropriés, sont cruciales pour remettre la technologie photovoltaïque au premier plan de la compétitivité mondiale.

Dans le cadre de « MaNiTU », de nouveaux procédés de production ont également été développés, permettant d'obtenir un film mince de pérovskite de haute qualité. Une ligne de production intégrée traite la sensibilité à la température des cellules pérovskites, qui nécessite une production en dessous de 100 °C pour garantir la qualité des structures de contact avant. Ces avancées technologiques démontrent le potentiel qui n’est pas encore pleinement exploité dans le domaine de l’énergie solaire.

En résumé, les travaux scientifiques montrent que l’avenir des cellules solaires tandem pérovskite-silicium est prometteur et que l’efficacité et la durabilité sont au centre des préoccupations. Cette équipe de recherche innovante propose une voie importante pour la prochaine génération de technologies solaires.