Nouvelle avancée : plus d’énergie solaire grâce à des revêtements organiques innovants

ParisDes chercheurs ont découvert une méthode pour augmenter l'efficacité des cellules solaires grâce à un revêtement organique spécial. Cette avancée améliore les cellules à base de silicium et de pérovskite, ce qui pourrait rendre les panneaux solaires plus performants et plus économiques.

Dans les cellules solaires, la lumière frappe un semi-conducteur et libère des électrons, créant des trous chargés positivement. Ces charges sont ensuite collectées sous forme de courant électrique. Les cellules tandem utilisent deux types de semi-conducteurs pour capter une gamme plus large de lumière solaire, augmentant ainsi leur efficacité. Le duo principal est le silicium, qui absorbe la lumière rouge et proche infrarouge, et le pérovskite, qui capture bien la lumière visible.

Points clés :

• Les plaquettes de silicium standard fabriquées par le procédé Czochralski sont moins coûteuses mais présentent des microtexturations en surface.
• Les plaquettes microtexturées captent mieux la lumière mais génèrent des défauts lorsqu'elles sont recouvertes de pérovskite.
• Un nouveau revêtement organique avec CF3-TEA aide à lisser les défauts et améliore les propriétés électroniques.
• Un rendement de près de 31 % a été atteint avec ce revêtement sur des cellules solaires tandem.

La nouvelle étude utilise des wafers de silicium moins chers fabriqués par le procédé Czochralski, qui présentent de minuscules structures pyramidales. Ces structures aident à bien absorber la lumière car elles reflètent moins de lumière. Habituellement, des wafers de silicium plus coûteux et polis sont utilisés dans les systèmes à base de pérovskite/silicium.

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Ces surfaces microstructurées rencontrent un défi. Lorsqu'elles sont recouvertes de pérovskite, elles développent souvent des défauts qui réduisent leur efficacité et leur stabilité. Ces imperfections entravent le déplacement des électrons, entraînant une perte d'énergie par des processus non émissifs.

L'équipe de recherche dirigée par le Prof. Kai Yao a découvert une solution. Ils utilisent une méthode de pulvérisation pour appliquer un produit chimique spécial appelé CF3-TEA. Cette méthode crée une couche uniforme, même sur des surfaces minuscules et irrégulières. Les propriétés robustes de ce revêtement CF3-TEA réduisent considérablement les problèmes causés par les défauts de surface.

Le revêtement réduit la perte d'électrons, permettant un transfert d'électrons plus efficace vers la couche de capture. Cette amélioration grâce au CF3-TEA a permis aux cellules solaires tandem à pérovskite/silicium d'atteindre près de 31 % d'efficacité et de rester stables dans le temps.

Ce progrès est enthousiasmant car il permet d'utiliser des plaquettes de silicium moins coûteuses sans sacrifier l'efficacité des cellules solaires. Réussir à maintenir une haute efficacité et stabilité avec des matériaux bon marché pourrait représenter un grand pas en avant pour les énergies renouvelables. Cela pourrait rendre l'énergie solaire plus accessible et conduire à une adoption plus large à travers le monde.