Chercheurs de l'Université de Rome Tor Vergata, l'Institut italien de technologie (IIT) et son spin-off, Membre associé phare du graphène BeDimensional, en coopération avec ENEA, ont combiné avec succès du graphène avec des cellules solaires en tandem pérovskite-silicium pour atteindre des rendements allant jusqu'à 26,3 %.

De plus, ils ont imaginé une nouvelle méthode de fabrication qui, grâce à la polyvalence du graphène, permet de réduire les coûts de production et pourrait conduire à la production de panneaux solaires de grande surface. Les cellules solaires tandem à base de graphène doublent presque l'efficacité du silicium pur.

Les lois de la physique limitent l'efficacité maximale des cellules solaires au silicium à 32 %. Pour cette raison, les scientifiques ont passé des décennies à essayer de trouver d'autres alternatives, tels que III-V et pérovskites. Cependant, ces derniers présentent plusieurs défis de fabrication, et l'augmentation de la production de panneaux solaires est une étape clé vers le succès. Avec des « cellules en tandem, " les scientifiques avaient auparavant combiné les avantages du silicium et des pérovskites, mais la stabilité, l'efficacité et la fabrication à grande échelle semblaient encore être un rêve lointain.

Mais ensuite, le graphène est entré en jeu et cela pourrait changer la donne. Les chercheurs de Graphene Flagship ont identifié son potentiel de récupération d'énergie, et ont en fait consacré deux « projets de fer de lance » différents orientés vers l'industrie pour explorer les possibilités des cellules solaires à base de graphène.

Ce nouvel article publié dans Joule , intitulé « empilé mécaniquement, cellule solaire tandem pérovskite/silicium à base de graphène à deux terminaux avec un rendement stabilisé de 25,9%, " est encore une preuve supplémentaire que le graphène et les matériaux stratifiés associés permettront la commercialisation de panneaux solaires de grande surface plus efficaces et plus rentables.

Aldo di Carlo, auteur principal et chercheur en graphène partenaire phare de l'Université de Rome Tor Vergata, explique : « Notre nouvelle approche de fabrication de cellules solaires en tandem à base de graphène offre un double avantage. il peut être appliqué pour améliorer tous les différents types de cellules solaires à pérovskite actuellement disponibles, y compris ceux traités à haute température. Mais plus important, nous pouvons incorporer notre graphène en utilisant les « méthodes de fabrication de solutions répandues », " clé pour poursuivre le déploiement industriel de nos technologies et livrer de grandes surfaces, panneaux solaires au graphène. »

Francesco Bonaccorso, coauteur, co-fondateur de BeDimensional, spin-off phare de Graphene, déclare :« Cette approche innovante proposée dans le cadre du Graphene Flagship est la première étape vers le développement de cellules solaires en tandem offrant une efficacité supérieure à la limite des dispositifs en silicium à jonction unique. Les matériaux en couches seront essentiels pour atteindre cet objectif.

Emmanuel Kymakis, Chef de groupe de travail de production d'énergie phare du graphène, déclare : « Il y a des problèmes de compatibilité qui doivent être résolus avant l'exploitation complète du concept de PV tandem pérovskite-Si. Ce travail pionnier démontre que l'intégration d'encres GRM avec une morphologie à la demande et des propriétés optoélectroniques accordables dans une structure en tandem, peut conduire à une fabrication industrielle à haut débit. Le graphène et les matériaux associés améliorent les performances, stabilité et l'évolutivité de ces appareils. La configuration empilée de silicium-pérovskite servira de base au nouveau projet phare de graphène de fer de lance GRAPES, dans laquelle une ligne pilote de fabrication de cellules solaires tandem pérovskite-silicium à base de graphène aura lieu, ouvrant la voie vers le franchissement de la barrière d'efficacité de 30 % et une diminution significative du coût actualisé de l'énergie."

Andrea C. Ferrari, Responsable scientifique et technologique du Graphene Flagship et président de son comité de direction, ajoute :« L'application du graphène et des matériaux associés à la production d'énergie solaire a été reconnue comme une priorité stratégique depuis le lancement du Graphene Flagship. La première ferme solaire à base de graphène est en cours de mise en place cette année. Ces nouveaux résultats sous-tendent nos efforts pour après trois ans pour produire des panneaux définissant l'état de l'art. Cela montre également comment le travail du Graphene Flagship s'aligne fortement sur les objectifs de développement durable de l'ONU.