Révolution dans l’énergie solaire : les cellules pérovskites pour l’avenir !

Révolution dans l’énergie solaire : les cellules pérovskites pour l’avenir !

La recherche sur de nouveaux matériaux pour le photovoltaïque prend de l’ampleur. Les pérovskites, considérées comme une alternative économique aux cellules solaires classiques au silicium, sont particulièrement prometteuses. Ces découvertes proviennent de chercheurs de l'Université Friedrich-Alexander d'Erlangen-Nuremberg (FAU), qui travaillent intensivement sur le flux d'électricité dans les matériaux pérovskites du Campus énergétique de Nuremberg (EnCN). Les cellules pérovskites ont le potentiel de révolutionner l’énergie solaire.

Les cellules solaires à pérovskite présentent plusieurs avantages. Leur production est moins chère que celle des cellules solaires conventionnelles, basées sur des semi-conducteurs en silicium à forte consommation énergétique. Ils atteignent également un rendement élevé de plus de 26 pour cent et présentent une tolérance élevée aux défauts. Cette propriété leur permet de conserver leurs propriétés optoélectroniques même en présence de défauts dans la structure cristalline. Cependant, l’utilisation du plomb comme composant de ces cellules constitue également un inconvénient évident car elle présente des risques pour l’environnement et la santé.

Recherche sur la stabilité à long terme

Un sujet central des recherches actuelles est la stabilité à long terme des cellules solaires à pérovskite. Une équipe internationale dirigée par le professeur Antonio Abate a mené une étude pour étudier les effets des cycles de températures extrêmes sur ces matériaux. La partie expérimentale de l’étude impliquait des variations de température entre -150 °C et +150 °C, qui simulaient le comportement des microstructures et les interactions entre les couches des cellules dans des conditions extrêmes. Les résultats ont été récemment publiés dans la revue Nature Reviews Materials.

Les chercheurs ont découvert que le stress thermique joue un rôle crucial dans la dégradation des pérovskites aux halogénures métalliques. Ces cellules peuvent atteindre des rendements allant jusqu'à 27 pour cent, bien que leur stabilité à long terme en utilisation extérieure soit considérée comme discutable. Les modules solaires devraient idéalement fournir des rendements stables pendant au moins 20 à 30 ans pour être économiquement viables.

Étapes nécessaires à l'amélioration

Afin d'améliorer la stabilité dans des conditions réelles, les chercheurs de la FAU développent des critères de tolérance aux défauts dans les connexions semi-conductrices. Le processus de fabrication des cellules pérovskites pourrait être optimisé grâce à des améliorations de la qualité cristalline ainsi qu’à des couches tampons appropriées. Des protocoles de test standardisés pour déterminer la stabilité lors des changements de température sont également nécessaires pour mieux comprendre les défis de l’utilisation en extérieur.

En résumé, la recherche sur les pérovskites offre une perspective prometteuse pour des cellules solaires peu coûteuses et durables, plus facilement adaptables à diverses applications. Malgré les défis, notamment en ce qui concerne la stabilité à long terme et la teneur en plomb, le développement ciblé de ces technologies pourrait être crucial pour l'orientation future du photovoltaïque. Les chercheurs de la FAU s'efforcent de faire des prévisions fiables sur les matériaux respectueux de l'environnement afin de trouver des solutions à long terme.