07 Octobre 2016  |  Photovoltaïque
Publié dans La Revue POLYTECHNIQUE 08/2016

Les cellules solaires en pérovskite dépassent les 20 % de rendement

Des chercheurs de l’EPFL repoussent les limites de performance des cellules solaires en pérovskite, en explorant le meilleur moyen de faire croître ces cristaux. Leurs résultats sont publiés dans la revue Science. C’est une nouvelle prometteuse pour la technologie basée sur la pérovskite, qui est bon marché et déjà en développement industriel.

Michael Graetzel et son équipe ont découvert qu’en réduisant momentanément la pression pendant une partie de la formation du cristal de pérovskite, ils pouvaient atteindre les performances les plus élevées jamais mesurées pour des cellules solaires de pérovskite de grandes dimensions, soit plus de 20 % de rendement. Cela correspond aux performances des cellules solaires sous forme de film fin conventionnelles de taille équivalente.
La haute performance de la pérovskite, toutefois, ne signifie pas la fin de la technologie solaire au silicium. Des questions de sécurité doivent encore être résolues en ce qui concerne la teneur en plomb des prototypes. D’autre part, il faut s’assurer de la stabilité du dispositif. La perspective de déposer de la pérovskite sur du silicium pour créer des panneaux solaires hybrides pourrait stimuler l’industrie de la cellule solaire au silicium. Le rendement pourrait dépasser les 30 %, la limite théorique d’un tel empilement de cellules étant de 44 % environ.
La performance est due au fait que davantage d’énergie solaire peut être collectée. La lumière la plus énergétique est absorbée par la couche supérieure de pérovskite; la lumière moins énergétique qui traverse la pérovskite est absorbée par le silicium.
 
 
Des cellules solaires à colorant en pérovskite
Michael Graetzel est connu pour être l’inventeur de la cellule solaire à colorant. C’est de cette technologie que dérivaient les premières cellules en pérovskite. Le colorant était remplacé par de petites particules de pérovskite. Ce dernier prototype, dont la taille est à peu près celle de la moitié d’un ticket de métro, ressemble à un morceau de verre obscurci d’un côté par un mince film de pérovskite. Contrairement aux cellules transparentes à colorant, la cellule solaire en pérovskite est opaque.
 
Comment créer une cellule solaire en pérovskite
Pour créer une cellule solaire en pérovskite, les scientifiques doivent faire croître des cristaux affichant une structure particulière. C’est cette structure que désigne le nom de «pérovskite», donné en l’honneur du minéralogiste russe Lev Perovski pour sa découverte.
Les scientifiques commencent par créer une sorte d’encre en dissolvant une sélection de composants dans un liquide. Ils déposent l’encre sur un type de verre spécial conducteur. L’encre sèche, laissant un mince film qui se cristallise sur le verre lorsqu’une chaleur modérée est appliquée. Il en résulte une mince couche de cristaux de pérovskite.
La difficulté consiste à faire croître un mince film de cristaux de manière à ce que la cellule solaire absorbe un maximum de lumière. Les scientifiques cherchent à produire des couches lisses et régulières de pérovskite avec de gros grains de cristal, afin d’accroître le rendement photovoltaïque. Ils mettent la cellule en rotation lorsque l’encre est encore humide. Le procédé étale l’encre et évacue une partie du liquide en excès, ce qui permet d’obtenir des films plus réguliers.
La nouvelle technique de vide éclair utilisée par Michael Graetzel et son équipe permet aussi de retirer sélectivement les composants volatils du liquide excédentaire. Le choc du vide éclair crée alors des germes de formation du cristal, qui engendre des cristaux de pérovskite très réguliers et brillants, de haute qualité électronique.
 
Liens utiles
Pour une copie de la publication scientifique, contacter: scipak@aaas.org.
http://science.sciencemag.org/cgi/doi/10.1126/science.aaf8060
 
Michael Graetzel
Laboratoire de photonique et interfaces
Tél.: 021 693 31 12
michael.graetzel@epfl.ch
 
Xiong Li
Laboratoire de photonique et interfaces
xiong.li@epfl.ch


04 Juillet 2016  |  Photovoltaïque

Une percée technologique dans le domaine photovoltaïque

Avec l’achèvement du projet UE TREASORES qui a duré trois ans, une équipe de chercheurs européens a mis au point des modules lumineux flexibles qui peuvent être produits selon un procédé d’impression rotatif, à la manière des journaux. Cette technique jette les bases pour la mise sur le marché des panneaux lumineux LED et des cellules solaires de l’avenir. Ce projet a réuni le savoir faire de neufs entreprises et de six instituts de recherche de cinq pays européens. Sa coordination a été assurée par le chercheur de l’Empa Frank Nüesch.
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