Les cellules solaires en tandem entièrement pérovskites, des cellules solaires composées de pérovskites empilées à large bande interdite (WBG) et à bande étroite (NBG), pourraient constituer des solutions énergétiques particulièrement prometteuses. Par rapport aux autres systèmes photovoltaïques existants, ces cellules pourraient atteindre de bons rendements énergétiques tout en réduisant considérablement les coûts de fabrication.

Des chercheurs de l'Université de Caroline du Nord à Chapell Hill et de l'Université de Rochester ont récemment mis au point une nouvelle méthode assistée par gaz chaud qui pourrait améliorer la fabrication de films de pérovskite NBG pour les cellules solaires en tandem. Cette stratégie combinée à un matériau anti-oxydation ajouté dans le film, qui ont tous deux été présentés dans un article publié dans Nature Energy , pourrait augmenter la durée de vie de la recombinaison des porteurs des cellules solaires (c'est-à-dire le temps nécessaire pour que les porteurs de charge en excès se désintègrent).

"Les cellules solaires en perovskite en tandem entièrement pérovskites promettent de réduire le coût des systèmes photovoltaïques, en raison de leur potentiel à atteindre une efficacité beaucoup plus élevée que leurs homologues à jonction unique, tout en maintenant les processus de fabrication de la solution", a déclaré Jinsong Huang, l'un des chercheurs. qui a réalisé l'étude, a déclaré à TechXplore. "De plus, par rapport aux modules de pérovskite à jonction unique, l'application de structures en tandem, qui ont des photocourants beaucoup plus petits mais une phototension plus élevée, peut également réduire le déclassement de l'efficacité cellule-module, et ainsi permettre la réalisation d'efficacités de module plus élevées pour les modules interconnectés de manière monolithique. dans une série."

Dans les cellules solaires en tandem entièrement en pérovskite, les couches de pérovskite WBG et NBG sont déposées à l'aide d'une méthode appelée revêtement de lame. Le revêtement à la lame, également connu sous le nom de revêtement au couteau ou de raclage, est une technique de revêtement évolutive qui consiste à appliquer un excès de matériau de revêtement sur un substrat, puis à en retirer à l'aide d'une lame, jusqu'à ce que l'on atteigne le revêtement souhaité.

Huang et ses collègues ont conçu une nouvelle stratégie de revêtement de lame qui pourrait être particulièrement favorable à la fabrication de films de pérovskite NBG. Contrairement à d'autres stratégies généralement employées, leur technique utilise un gaz chaud.

« Pour créer nos films de pérovskite NBG, nous avons développé une stratégie de revêtement à la lame assistée par gaz chaud pour obtenir des films de haute qualité, de grande surface et épais », a déclaré Huang. "Le gaz chaud a accéléré le séchage des solvants à point d'ébullition élevé pour solidifier le film humide revêtu, empêchant les flux de solution à l'échelle microscopique. De plus, un agent réducteur, le chlorhydrate de benzylhydrazine (BHC), a été introduit pour empêcher le Sn ²⁺ et l'oxydation de l'iodure pendant le dépôt du film et, plus important encore, pour résister à l'exposition à l'air pendant la fabrication du module."

Grâce à leur nouvelle méthode de revêtement à la lame, Huang et ses collègues ont pu supprimer les processus défavorables se produisant lors du revêtement de leur film de pérovskite NBG. Le film résultant a ensuite été utilisé pour créer des cellules solaires tandem tout pérovskite avec une efficacité remarquable de 21,6 %, avec un 14,3 cm ² zone d'ouverture, ce qui correspond à une efficacité de la zone active de 23 %.

« Notre méthode innovante de revêtement de lame assistée par gaz chaud permet la fabrication à haut débit de films NBG de grande surface et de haute qualité pour les cellules solaires en tandem entièrement pérovskites », a ajouté Huang. "D'autre part, la mise à l'échelle des modules solaires tandem tout pérovskite est difficile en raison de la dégradation de la sous-cellule à bande interdite étroite lors du traitement du module dans des conditions ambiantes. Dans ce travail, l'agent réducteur BHC permet la fabrication de modules dans un environnement ambiant, qui est une étape critique vers l'industrialisation."

À l'avenir, les travaux récents de cette équipe de chercheurs pourraient contribuer à l'industrialisation et à la mise à l'échelle de cellules solaires tandem tout pérovskite efficaces et plus abordables. Pendant ce temps, les chercheurs prévoient d'utiliser leur méthode pour développer des modules solaires plus efficaces et plus stables avec de plus grandes surfaces. + Explorer plus loin

Modules solaires tandem tout pérovskite entièrement évolutifs

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