Les cellules solaires semi-conductrices à pérovskite sont une technologie photovoltaïque très excitante possédant des efficacités similaires à celles du silicium mais coulées ou imprimées en couches minces via des encres liquides. Une nouvelle méthode qui utilise une simple feuille de papier pour déposer les films de pérovskite sans aucun équipement coûteux a été développée par une équipe de l'Université de Tor Vergata et de l'Université de Zanjan. L'astuce pour obtenir des performances élevées avec cette méthode remarquablement bon marché consiste à tremper l'applicateur en papier dans un anti-solvant qui double presque l'efficacité par rapport à une utilisation à sec, atteignant 11 % sur des substrats en plastique souple. Le papier, par rapport à d'autres applicateurs souples, possède la porosité et la douceur adéquates pour le dépôt de films de pérovskite de haute qualité.

Les cellules solaires semi-conductrices à pérovskite sont une technologie photovoltaïque très intéressante car elles possèdent des efficacités de conversion de puissance similaires à celles basées sur le silicium conventionnel, mais peuvent être coulées en couches minces via des encres précurseurs offrant des avantages dans la fabrication. La plupart des films de pérovskite dans les laboratoires du monde entier sont déposés par revêtement centrifuge, ce qui garantit un contrôle élevé de l'épaisseur du film ainsi que de la morphologie. Cependant, la majeure partie de l'encre est expulsée lors du dépôt et est gaspillée. Il y a eu des efforts pour développer des techniques de revêtement pour le dépôt sur de grandes surfaces. Les cellules solaires les plus efficaces fabriquées par revêtement par centrifugation impliquent l'ajout de gouttes d'anti-solvant (c'est-à-dire un liquide aux propriétés différentes de celles utilisées dans les encres précurseurs de pérovskite) pendant le filage, ce qui améliore la qualité morphologique des films semi-conducteurs de pérovskite. Cependant, cette méthode est très difficile à mettre en œuvre lors de l'utilisation de techniques de revêtement à grande surface, où l'ingénierie minutieuse des processus de séchage implique des réchauffeurs ou des flux de gaz pour contrôler la morphologie du film de pérovskite.

Une équipe internationale de chercheurs italiens et iraniens a publié une toute nouvelle méthode qui utilise une simple feuille de papier pour déposer les films de pérovskite sans spin coater ou d'autres techniques à grande surface telles que le revêtement par matrice à fente ou le revêtement à la lame. Les résultats de leur projet ont été publiés dans iScience, la revue interdisciplinaire en libre accès de Cell Press, mettant en évidence les recettes nécessaires pour obtenir des cellules solaires efficaces avec cette méthode.

"Lorsque j'ai rejoint les laboratoires CHOSE à Rome pour mon stage, j'ai remarqué par hasard qu'en laissant un morceau de papier de nettoyage imbibé de solvant sur un film précurseur de pérovskite humide, il devenait brun et se transformait en ce qui ressemblait à un film semi-conducteur de pérovskite plutôt prometteur. Mon superviseur à Rome, le professeur Brown, m'a suggéré de développer une méthode de revêtement basée sur cette découverte pendant mon séjour là-bas », a décrit Nazila Zarabinia, première auteure de l'ouvrage. "Nous avons travaillé sur l'essai de différents applicateurs souples :celui qui fonctionnait le mieux était le papier possédant les propriétés les plus bénéfiques de porosité et de douceur", a-t-elle ajouté. L'efficacité la plus élevée d'une cellule flexible fabriquée avec cette méthode de dépôt via un applicateur imbibé d'anti-solvant (appelée DASSA) était de 11 %. Les chercheurs estiment qu'il s'agit d'une efficacité satisfaisante, en particulier pour les cellules solaires flexibles sur des substrats en plastique PET, et utilisant une procédure entièrement manuelle. L'efficacité correspondante obtenue avec les dispositifs de revêtement par centrifugation avec la méthode anti-solvant était de 14,9 %, il y a donc matière à amélioration. Dans le manuscrit, les auteurs proposent une procédure automatisée pour une future optimisation ultérieure.

"Nous pensons que cette méthode simple plaira à tous les laboratoires qui mettent en place une ligne de recherche sur la pérovskite qui n'ont pas été en mesure (pour de l'argent ou du temps) d'acheter un équipement de dépôt coûteux (un peu comme le revêtement manuel à la lame de films de titane qui était largement utilisé pour entrer dans le domaine à l'époque des cellules solaires à colorant) car il permet le dépôt du film de pérovskite à un prix incroyablement bas. Il peut également être particulièrement intéressant pour les groupes développant des techniques d'impression automatisées en appliquant l'anti-solvant, et non sur le film de pérovskite comme d'habitude, mais plutôt sur l'applicateur. De plus, il sera intéressant de s'efforcer d'étendre cette méthode également aux couches de transport pour la fabrication de cellules complètes », a commenté Thomas M. Brown, auteur correspondant de l'ouvrage.

Les chercheurs montrent que le trempage du papier utilisé comme applicateur dans un anti-solvant augmente le rendement de conversion de puissance des cellules solaires de 82% par rapport aux cellules solaires où l'application du film de pérovskite était réalisée avec une feuille de papier sec.