Les cellules solaires à pérovskite s'approchent de la commercialisation
Mélange de molécules organiques et d'éléments inorganiques, la pérovskite est utilisée dans les cellules solaires pour capturer la lumière du Soleil de manière similaire aux cellules solaires à base de silicium en convertissant les rayons solaires en électricité. Avec des rendements qui montent jusqu'à environ 20 %, les cellules solaires à pérovskite suscitent un intérêt énorme chez de nombreux scientifiques dans le monde qui cherchent à comprendre la physique sous-jacente à ce système matériel. Des chercheurs belges ont récemment enregistré des rendements de zone active records sur des cellules solaires à pérovskite à couche mince mesurés sur une zone d'ouverture de 16 cm2. Les hauts rendements et la stabilité sont essentiels pour la commercialisation de cette technologie de cellule solaire compétitive. Ainsi, les travaux futurs devraient se concentrer sur des aspects plus fondamentaux de la technologie. Cependant, des aspects importants concernant la constitution précise de ce matériau hybride et sa morphologie à la micro- et la nano-échelle restent largement inexplorés. Dans le cadre du projet PHOTON (Perovskite-based hybrid optoelectronics: Towards original nanotechnology), financé par l'UE, des chercheurs ont synthétisé de nouveaux matériaux de pérovskite et développé de nouvelles techniques analytiques pour obtenir des informations supplémentaires sur leurs propriétés matérielles. De plus, ils ont développé un système de mesure à quatre sondes qui permet des mesures précises de la conductivité électronique. De nouvelles informations sur la formation des couches minces faciliteront le développement approprié de cellules solaires à pérovskite hautes performances au-delà de l'état actuel de la technique. Des techniques avancées de dépôt de couches minces telles que le dépôt par laser pulsé permettent la formation de films atomiquement lisses et un contrôle de la stœchiométrie et de la composition des matériaux. Des outils sophistiqués de contrôle de la croissance des couches minces in situ permettent aux chercheurs d'analyser avec attention les processus qui surviennent lors de la formation des couches minces. Un autre défi est la mise à l'échelle et l'optimisation des processus de dépôt pour avoir des cellules solaires à pérovskite reproductibles. L'écriture laser directe est une méthode remarquablement simple pour fabriquer des systèmes micro/nano-structurés hautement ordonnés et fonctionnels à partir d'une large gamme de matériaux. Cette méthode très polyvalente permet de déposer des matériaux complexes sous forme de liquides, de pâtes ou de solides avec directionnalité latérale. Les chercheurs ont utilisé une technique polyvalente appelée transfert avant induit par laser qui permet une impression haute résolution à partir d'une variété de matériaux fonctionnels. La technique est souvent appliquée aux cellules solaires en silicium pour la métallisation des électrodes d'argent. L'équipe a détaillé tous les défis liés au revêtement conforme d'électrodes à la micro-échelle de nanopâtes d'argent sur des surfaces rugueuses et fourni de nouvelles informations sur les propriétés morphologiques et électroniques des électrodes d'argent déposées. Les recherches menées dans le cadre du projet PHOTON peuvent aboutir à de nouvelles conceptions de cellules solaires à pérovskite dont les performances pourraient dépasser celles des technologies traditionnelles à base de silicium et soutenir les efforts de commercialisation.
Mots‑clés
Pérovskite, cellules solaires, PHOTON, formation de couche mince, écriture laser directe
