Des chercheurs du Laboratoire national des énergies renouvelables (NREL) du Département américain de l'énergie (DOE) ont réalisé une percée technologique et construit une cellule solaire en pérovskite avec le double avantage d'être à la fois très efficace et très stable.

Le travail a été réalisé en collaboration avec des scientifiques de l'Université de Toledo, de l'Université du Colorado à Boulder et de l'Université de Californie à San Diego.

Une structure architecturale unique a permis aux chercheurs d'enregistrer une efficacité stabilisée certifiée de 24 % sous un éclairage d'un seul soleil, ce qui en fait la plus élevée de son genre. La cellule hautement efficace a également conservé 87 % de son efficacité d'origine après 2 400 heures de fonctionnement à 55 degrés Celsius.

L'article, "Surface Reaction for Efficient and Stable Inverted Perovskite Solar Cells", paraît dans la revue Nature . Les auteurs du NREL sont Qi Jiang, Jinhui Tong, Ross Kerner, Sean Dunfield, Chuanxiao Xiao, Rebecca Scheidt, Darius Kuciauskas, Matthew Hautzinger, Robert Tirawat, Matthew Beard, Joseph Berry, Bryon Larson et Kai Zhu.

La pérovskite, qui fait référence à une structure cristalline, est apparue au cours de la dernière décennie comme un moyen impressionnant de capter efficacement la lumière du soleil et de la convertir en électricité. La recherche sur les cellules solaires à pérovskite s'est concentrée dans une large mesure sur la manière d'augmenter leur stabilité.

"Certaines personnes peuvent démontrer des pérovskites avec une stabilité élevée, mais l'efficacité est plus faible", a déclaré Zhu, scientifique principal au Centre de chimie et de nanosciences du NREL. "Vous devez avoir une efficacité élevée et une stabilité élevée simultanément. C'est un défi."

Les chercheurs ont utilisé une architecture inversée, plutôt que l'architecture "normale" qui a jusqu'à présent donné les rendements les plus élevés. La différence entre les deux types est définie par la façon dont les couches sont déposées sur le substrat de verre. L'architecture pérovskite inversée est connue pour sa grande stabilité et son intégration dans les cellules solaires en tandem. L'équipe dirigée par le NREL a également ajouté une nouvelle molécule, la 3-(aminométhyl)pyridine (3-APy), à la surface de la pérovskite. La molécule a réagi au formamidinium dans la pérovskite pour créer un champ électrique à la surface de la couche de pérovskite.

"Cela nous a soudainement donné un énorme coup de pouce non seulement en termes d'efficacité mais aussi de stabilité", a déclaré Zhu.

Les scientifiques ont rapporté que l'ingénierie de surface réactive 3-APy peut améliorer l'efficacité d'une cellule inversée de moins de 23 % à plus de 25 %. Ils ont également noté que l'ingénierie de surface réactive se démarque comme une approche efficace pour améliorer considérablement les performances des cellules inversées "à de nouveaux niveaux d'efficacité et de fiabilité opérationnelle à la pointe de la technologie". + Explorer plus loin

De nouveaux additifs aux cellules solaires en tandem à pérovskite améliorent l'efficacité et la stabilité