Le soleil est une source d'énergie inépuisable et durable. D'où, le photovoltaïque prend de l'importance dans la production d'énergie allemande. Parmi les matériaux prometteurs pour les cellules solaires, à haut rendement et à faible coût de production, on trouve les pérovskites organométalliques. Des chercheurs de l'Institut de technologie de Karlsruhe (KIT) ont développé un nouveau type de couche de transport de trous d'oxyde de nickel très efficace qui peut être déposée sur de grandes surfaces et atteint des rendements records dans ces cellules solaires.

Avec des rendements supérieurs à 24 % en laboratoire, Les cellules solaires à pérovskite font partie des systèmes photovoltaïques à couche mince les plus efficaces. Par rapport aux cellules solaires au silicium qui prédominent actuellement sur le marché, ils peuvent être produits beaucoup plus facilement et à moindre coût.

Lorsque la lumière du soleil frappe l'absorbeur Pérovskite, les électrons sont détachés de leur état lié et soumis à une excitation. À la fois, les trous chargés positivement restent. "Pour récupérer l'énergie de la cellule solaire, ces électrons et trous doivent être retirés des différents côtés de l'absorbeur. Dans les cellules solaires pérovskites, cela se fait par des couches porteuses de charge sélectives, c'est-à-dire des membranes qui laissent passer soit des électrons, soit des trous, " dit Tobias Abzieher, doctorant au Light Technology Institute (LTI) du KIT. « Les cellules solaires Perovskite efficaces ne nécessitent pas seulement une couche de Perovskite optimisée absorbant la lumière, mais aussi des couches optimisées sélectives pour les porteurs de charge."

Avec d'autres scientifiques du KIT, Abzieher a développé un nouveau type de couche de transport de trous hautement efficace à base d'oxyde de nickel (NiOx) pour les cellules solaires à pérovskite. Cette couche peut être réalisée à faible coût et contrairement aux matières organiques conventionnelles, il est moins sensible aux températures supérieures à 70°C. "Pour déposer la matière sur le substrat, nous utilisons une technologie de processus sous vide, évaporation par faisceau d'électrons. Grâce à l'évaporation, l'oxyde métallique est déposé sur un substrat. Grâce au petit nombre de paramètres de processus, nous pouvons produire de grandes couches homogènes de haute qualité constante, " dit Abzieher.

Enregistrez l'efficacité

Les cellules solaires Perovskite entièrement traitées sous vide atteignent des rendements allant jusqu'à 16,1 pour cent et, Par conséquent, elles font partie des cellules solaires pérovskites les plus efficaces produites par cette méthode. Outre le dépôt sous vide, le substrat très efficace est également idéal pour le dépôt d'absorbeur par impression jet d'encre, une méthode d'impression largement utilisée. Avec cette méthode bien connue, les scientifiques ont atteint un record mondial :leurs couches absorbantes imprimées par jet d'encre ont atteint des rendements allant jusqu'à 18,5 %. « Actuellement, les travaux portent sur le dépôt par enduction rotative. Ici, les rendements sont supérieurs à 24 pour cent. Cependant, cette technologie n'est pas transférable sur de grandes surfaces, ", dit Tobias Abzieher.

"Nous nous concentrons sur des méthodes de production évolutives. Notre objectif est de transférer le photovoltaïque Pérovskite du laboratoire vers les usines, " dit le Dr Ulrich W. Paetzold, Chef du groupe Optique et matériaux avancés pour le photovoltaïque de nouvelle génération de l'Institut de technologie des microstructures (IMT) et de l'Institut de technologie de la lumière (LTI) du KIT.