La nouvelle technologie a des rendements de conversion de puissance d'environ 12% lorsqu'ils sont éclairés par des électrodes inférieures en oxyde d'étain dopé au fluor ou des électrodes supérieures en graphène, contre 7 % des cellules solaires semi-transparentes conventionnelles.

Le développement de cellules solaires transparentes ou semi-transparentes à haut rendement et à faible coût pour remplacer les panneaux solaires opaques et coûteux existants à base de silicium est devenu de plus en plus important en raison des exigences croissantes des systèmes photovoltaïques intégrés au bâtiment (BIPV). Le département de physique appliquée de l'Université polytechnique de Hong Kong (PolyU) a développé avec succès des cellules solaires à pérovskite semi-transparentes efficaces et peu coûteuses avec des électrodes en graphène. Les rendements de conversion de puissance (PCE) de cette nouvelle invention sont d'environ 12% lorsqu'ils sont éclairés à partir d'électrodes inférieures en oxyde d'étain dopé au fluor (FTO) ou des électrodes supérieures en graphène, contre 7 % des cellules solaires semi-transparentes conventionnelles. Son faible coût potentiel inférieur à 0,5 HK$/Watt, plus de 50% de réduction par rapport au coût actuel des cellules solaires Silicium, lui permettra d'être largement utilisé à l'avenir.

L'énergie solaire est une source importante d'énergie renouvelable, dans lequel la cellule solaire sera utilisée pour convertir l'énergie lumineuse directement en électricité par effet photovoltaïque. Le panneau solaire en silicium cristallin de première génération est très stable avec une conversion d'énergie efficace, mais opaque et cher. La cellule solaire de deuxième génération, à savoir cellule solaire à couche mince, est léger et peut être rendu flexible. Cependant, ils sont faits de matériaux rares avec une structure compliquée et nécessitent des traitements à haute température. Avec les objectifs de recherche de produire des panneaux solaires de haut PCE, fabrication facile, et à faible coût, dans les années récentes, les scientifiques ont étudié les cellules solaires de troisième génération. La cellule solaire pérovskite en tant que nouvelle cellule solaire de troisième génération a récemment attiré beaucoup d'attention en raison de son efficacité de conversion de puissance élevée, processus de fabrication pratique et coût potentiellement faible.

Dans le but d'améliorer les PCE et de réduire les coûts des panneaux solaires semi-transparents, Un chercheur de PolyU a développé les premières cellules solaires semi-transparentes à pérovskite jamais fabriquées avec du graphène comme électrode. Le graphène est un candidat idéal pour les électrodes transparentes dans les cellules solaires à haute transparence, bonne conductivité et coût potentiellement faible. La caractéristique semi-transparente de la cellule solaire lui permet d'absorber la lumière des deux côtés, et peut être largement utilisé dans les fenêtres, façades, persiennes et toits de bâtiments pour la conversion de l'énergie solaire en électricité, augmentant ainsi sensiblement la surface de captage de l'énergie solaire.

Alors que le graphène en tant que matériau avancé a été inventé il y a plus de 10 ans, PolyU a innové des techniques de traitement simples pour améliorer la conductivité du graphène afin de répondre aux exigences de ses applications dans les cellules solaires. Premièrement, la conductivité du graphène a été considérablement améliorée en enduisant une fine couche de polymère conducteur poly-(3, 4-éthylènedioxythiophène):poly(styrènesulfonate) (PEDOT:PSS), qui a également été utilisé comme couche d'adhésion à la couche active de pérovskite pendant le processus de stratification. Deuxièmement, pour améliorer encore l'efficacité de la conversion de puissance, Le chercheur de PolyU a découvert qu'en fabriquant la cellule solaire avec du graphène de dépôt chimique en phase vapeur multicouche comme électrodes transparentes supérieures, la résistance carrée de l'électrode pourrait être encore réduite tout en maintenant la transparence élevée des électrodes. Dernièrement, les performances de cette nouvelle invention sont encore optimisées en améliorant le contact entre les électrodes supérieures de graphène et la couche de transport de trous (spiro-OMeTAD) sur les films de pérovskite.

En raison de l'excellente flexibilité mécanique du graphène et de la préparation pratique des dispositifs, L'invention de PolyU peut être utilisée pour la production en série de cellules solaires semi-transparentes à pérovskite avec impression ou processus rouleau à rouleau. Les cellules solaires semi-transparentes combleront le vide sur le marché qui n'est pas atteignable par les cellules solaires existantes dominant le marché.

Les résultats de l'étude ont été publiés dans Matériaux avancés , une revue de premier plan en science des matériaux.