Les cellules solaires de prochaine génération
Les énergies renouvelables sont considérées comme la meilleure source d'énergie pour limiter la pollution et lutter contre le changement climatique. Étant donné leur potentiel inégalé, l'utilisation de cellules photovoltaïques (PV) à énergie solaire fait l'objet de nombreuses recherches et travaux de développement et de déploiement, faisant de l'industrie PV le secteur opto-électronique le plus important dans le monde. Le projet MESO-SUPERCELLS (Novel meso-superstructured solar cells with enhanced performance and stability), financé par l'UE, a étudié les cellules solaires à pérovskite pour prévoir les sauts d'alimentation électrique. Les cellules solaires à pérovskite sont basées sur un absorbeur à pérovskite hautement cristallin avec un pouvoir d'absorption intense du visible au proche infrarouge. Cette cellule solaire à méso-superstructure (MSSC) présente une perte d'énergie exceptionnellement faible, ainsi qu'un rendement de conversion énergétique de 10,9 %. Les chercheurs ont pu identifier une augmentation de la cristallisation de la pérovskite, qui améliore la qualité du semi-conducteur, améliorant ainsi les performances du dispositif de cellule solaire et sa reproductibilité. Ce travail a également mis en lumière le besoin de réaliser des films minces polycristallins entièrement homogènes électroniquement. Les scientifiques ont également cherché à mieux comprendre les processus et mécanismes fondamentaux sous-jacents au fonctionnement de ce type de cellule solaire. Différents systèmes ont ainsi été étudiés de manière détaillée, révélant le besoin de contrôler les niveaux de dopage pour atteindre une énergie hautement stabilisée en sortie. Il a également été observé que les cellules mésostructurées jouent un rôle électronique particulier, améliorant potentiellement le dopage de la pérovskite. En outre, la cinétique de cristallisation a un impact sur la dynamique de recombinaison des cellules solaires à hétérojonction plate. Il a été observé que la recombinaison peut être éliminée de manière importante en utilisant un agent de cristallisation rapide, même si la taille de grain est généralement petite. Les chercheurs ont également étudié l'utilisation de pérovskites sans plomb, à base d'étain et de germanium, pour lutter contre la toxicité du plomb et utiliser des solvants respectueux de l'environnement pour dissoudre les composants à pérovskite. Les résultats du projet MESO-SUPERCELLS permettront la commercialisation de la technologie de cellules solaires à pérovskite, soutenant ainsi les efforts de recherche européens pour une énergie propre et efficace en délivrant une électricité solaire «bas carbone» fiable. Le projet fait également la promotion de l'excellence de l'Espace européen de la recherche en créant la communauté de recherche photovoltaïque la plus forte dans le domaine des cellules solaires de 3ème génération. Ces réalisations permettront de lutter contre la précarité énergétique et d'améliorer la prospérité économique dans le monde entier et seront particulièrement intéressantes pour les experts en énergie solaire, les régulateurs, les décideurs et les associations de défense de l'environnement.
Mots‑clés
Cellules solaires à pérovskite, photovoltaïque, MESO-SUPERCELLS, cellule solaire à méso-superstructure, films minces polycristallins
