Un module de cellule solaire qui atténue les pertes de cellule à module a été développé par les chercheurs de KAUST après avoir repensé la conception optique du module et comment il devrait être empilé.

Des laboratoires de recherche du monde entier travaillent à l'amélioration constante de l'efficacité des cellules solaires. Mais utiliser ces appareils dans le monde réel représente un défi supplémentaire. Par exemple, les cellules solaires doivent être intégrées dans des modules capables de protéger les matériaux sensibles des environnements difficiles. Ces modules peuvent réduire l'efficacité de la conversion de puissance, perdant ainsi les gains de performances obtenus avec tant de diligence en laboratoire.

Lujia Xu, Stefaan De Wolf et leurs collègues de KAUST ont construit un module de cellule solaire plus efficace avec une conception optique améliorée. Les cellules solaires utilisées par l'équipe étaient constituées d'une combinaison de deux semi-conducteurs absorbant la lumière :l'un en silicium et l'autre en pérovskite. Le silicium est maintenant un matériau bien établi dans la fabrication des cellules solaires. Et bien que les pérovskites soient un matériau émergent, il a déjà été démontré que l'ajout d'une fine couche au-dessus du silicium améliore les performances avec une augmentation acceptable des coûts.

Ces cellules solaires en tandem dites pérovskite-silicium ont déjà montré des efficacités de conversion de puissance optique-électrique aussi élevées que 30%. Et la modélisation théorique a indiqué qu'il pourrait aller jusqu'à 45 %. Mais lorsque l'équipe KAUST a mis ses cellules solaires en tandem dans un module, elle a constaté que l'efficacité était passée de 28,9 % à 25,7 %. Leur module a été fabriqué en prenant en sandwich les cellules solaires entre deux feuilles de verre, l'intérieur étant rempli de polyuréthane thermoplastique pour encapsuler les cellules solaires.

L'équipe pense que la réduction de l'efficacité est due à une inadéquation de l'indice de réfraction après l'introduction du verre et du polyuréthane directement sur les cellules solaires sans optimisation cellule-module, ce qui entraîne une réflexion accrue de la lumière entrante. L'équipe a donc décidé de réduire cette perte de réflexion frontale par une refonte optique du module grâce à l'ingénierie de l'indice de réfraction.

En déplaçant un film de fluorure de magnésium du haut de la cellule vers le haut du verre avant, ils ont réduit le décalage d'indice de réfraction, obtenant ainsi un couplage efficace de la lumière.

"Cette optimisation simple permet effectivement la densité de courant de court-circuit la plus élevée - liée au courant maximal pouvant être tiré de l'appareil - qui est rapportée dans la littérature pour les modules solaires tandem pérovskite/silicium monolithiques, ce qui entraîne une augmentation de l'efficacité de conversion de puissance de 25,7 % à 26,2 % », déclare Xu. "Nous espérons maintenant explorer comment différents matériaux et la texture de la surface du matériau pourraient réduire encore plus les pertes de courant des cellules aux modules."

L'étude est publiée dans ACS Energy Letters . + Explorer plus loin

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