Cellules à pérovskite : L’innovation qui révolutionne l’énergie solaire

 

Une avancée majeure dans le domaine des cellules solaires à pérovskite vient d’être annoncée par des chercheurs de la City University of Hong Kong. Leur innovation promet d’améliorer considérablement la stabilité et l’efficacité de ces dispositifs photovoltaïques, ouvrant la voie à une commercialisation plus rapide.

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Mais de quoi s’agit-il exactement ? MGS fait le point avec vous, enthousiastes comme jamais. Découvrons ensemble les arcanes d’une percée qui pourrait révolutionner l’industrie solaire.

Une nouvelle architecture pour les cellules solaires à pérovskite

L’équipe de recherche de la City University of Hong Kong a développé une approche novatrice dans l’élaboration des cellules solaires à pérovskite. Leur travail se concentre sur deux aspects essentiels :

  1. L’intégration des matériaux sélectifs des trous avec les couches de pérovskite
  2. Le remplacement des matériaux organiques traditionnels par de l’oxyde d’étain (SnO₂)

Selon les dires des concepteurs, le résultat obtenu a défrayé la chronique. La nouvelle architecture simplifiée représenterait  un pas en avant considérable. En effet, elle améliore les performances des cellules, tout en simplifiant de manière drastique le processus de fabrication. Gao Danpeng, co-auteur de l’étude, souligne que cette structure est « l’architecture la plus simplifiée actuellement dans le domaine des cellules solaires à pérovskite ».

Cellules solaires à pérovskite

Ici, l’innovation phare réside dans l’utilisation d’une couche inorganique de transport d’électrons en oxyde d’étain, remplaçant les matériaux organiques traditionnels tels que le fullerène et la bathocuproine (BCP). Cette couche est déposée grâce à une technique appelée méthode de dépôt de couches atomiques (ALD). L’idée est de créer une couche d’oxyde d’étain pauvre en oxygène, qui réduira le décalage de bande par rapport à une couche plus épaisse d’oxyde d’étain normal.

Des performances remarquables et une stabilité accrue

Les chiffres relevés par l’équipe de recherche sont particulièrement impressionnants. Après optimisation des défauts de vacuité de l’oxygène dans la couche d’oxyde d’étain, la cellule a atteint un rendement de conversion d’énergie de plus de 25%. Une statistique à la fois éloquente et évocatrice qui nous prouve que les cellules solaires à pérovskite atteignent une efficacité maximale, la plus haute que l’on connaisse à ce jour.

Un autre détail ayant retenu notre attention est la stabilité exceptionnelle de ces cellules de dernière génération. Après 2 000 heures de fonctionnement continu dans des conditions d’essai rigoureuses, elles ont conservé plus de 95% de leur efficacité initiale.

La performance surpasse largement celle des cellules solaires à pérovskite traditionnelles, qui souffrent souvent d’une dégradation rapide dans des conditions similaires.

Comparaison cellule traditionnelle vs Nouvelle cellule

Caractéristiques Cellule traditionnelle Nouvelle cellule
Rendement ~20-22% >25%
Stabilité après 2000h ~70-80% >95%
Complexité de fabrication Élevée Réduite

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Vers une industrialisation accélérée ?

Avec de tels fondamentaux, et un vaste champ d’applications envisageables, un réel potentiel d’industrialisation existe. Les atouts que cette technologie pourrait apporter à l’échelle manufacturière sont énormes et semblent infinis. Parmi ces avantages, citons quatre éléments très intéressants :

  • Réduction des coûts : L’élimination de la couche de transfert organique traditionnelle permet de diminuer les coûts des matériaux.
  • Simplification de la production : L’architecture simplifiée facilite le processus de fabrication.
  • Amélioration de la fiabilité : La stabilité accrue des cellules les rend plus adaptées à une utilisation à long terme.
  • Efficacité supérieure : Le rendement élevé permet une meilleure conversion de l’énergie solaire.

Le professeur Zhu Zonglong du département de chimie de la CityUHK est optimiste quant à l’avenir du pérovskite. Il prévoit une mise en œuvre possible dans les systèmes d’énergie solaire d’ici cinq ans.

La dynamique s’avère donc extrêmement encourageante pour la filière solaire. Dans un contexte où la transition vers des sources d’énergie plus durables prend de l’ampleur, nous vivons sans doute une restructuration complète des modes de production énergétiques.

Perspectives futures et impact global

Depuis leur découverte en 2009, les cellules à pérovskite ont enregistré une progression fulgurante, passant d’un rendement initial de 3,8% à plus de 25% aujourd’hui. Cette évolution rapide témoigne du potentiel extraordinaire de la technologie. Et les scientifiques ne comptent pas s’arrêter là…

La prochaine étape consistera à intégrer ce type d’infrastructure à des modules solaires en pérovskite de plus grande taille. D’après un ensemble hétéroclite de chercheurs, l’enjeu crucial se situerait au niveau de la scalabilité. Désormais, les études se concentrent sur une adoption à grande échelle pour répondre aux besoins commerciaux récurrents.

Les travaux sur les cellules solaires à pérovskite sont le fruit d’une collaboration internationale, impliquant des équipes du National Renewable Energy Laboratory et de l’Imperial College London. Une étroite synergie qui souligne l’importance d’une approche globale dans la recherche sur les énergies renouvelables.

Nous sommes convaincus que des innovations comme celle-ci sont essentielles pour accélérer la transition verte mondiale. Les cellules solaires à pérovskite, avec leur promesse de rendement élevé et leur coût de production potentiellement faible, pourraient bien s’ériger comme des fers de lance dans la démocratisation de l’énergie photovoltaïque.

Chez MGS, nous continuerons à suivre de près les développements dans ce domaine passionnant, le solaire incarnant une pierre incontournable de notre mix énergétique futur.

Sources :

  1. https://www.cityu.edu.hk/
  2. https://www.nrel.gov/
  3. https://www.imperial.ac.uk/

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