L'ingénieur

Les chercheurs ont démontré une nouvelle façon de créer des cellules solaires en pérovskite stables, avec moins de défauts et le potentiel de rivaliser avec la durabilité du silicium.

En éliminant le diméthylsulfoxyde de solvant et en introduisant du chlorure de diméthylammonium comme agent de cristallisation, les chercheurs de l'Université d'Oxford et d'Exciton Science ont pu mieux contrôler les phases intermédiaires du processus de cristallisation de la pérovskite, conduisant à des films minces de meilleure qualité, avec des défauts réduits et une stabilité accrue.

De grands groupes de jusqu'à 138 dispositifs d'échantillons ont été soumis à un processus de vieillissement et de test accéléré à des températures élevées et dans des conditions réelles.

Les cellules solaires au formamidinium-césium pérovskite créées à l'aide du nouveau procédé de synthèse auraient considérablement surpassé le groupe témoin et démontré une résistance à la dégradation thermique, à l'humidité et à la lumière.

Selon l'équipe, il s'agit d'un grand pas en avant pour correspondre à la stabilité du silicium commercial et fait des dispositifs tandem pérovskite-silicium un candidat beaucoup plus réaliste pour devenir la cellule solaire dominante de nouvelle génération.

Dirigé par le professeur Henry Snaith d'Oxford et le professeur Udo Bach de l'Université Monash, en Australie, le travail a été publié dans Nature Materials.

Dans un communiqué, Philippe Holzhey, doctorant à l'Université d'Oxford, chercheur Marie Curie Early Stage et co-auteur principal du travail, a déclaré: "Il est vraiment important que les gens commencent à se déplacer pour se rendre compte qu'il n'y a aucune valeur dans la performance si ce n'est pas une performance stable.

"Si l'appareil dure un jour ou une semaine ou quelque chose comme ça, il n'y a pas tellement de valeur. Il doit durer des années."

Lors des tests, le meilleur appareil a fonctionné au-dessus du seuil T80 (le temps qu'il faut à une cellule solaire pour réduire à 80 % son efficacité initiale) pendant plus de 1 400 heures sous une lumière solaire simulée à 65 °C.

Au-delà de 1 600 heures, le dispositif de contrôle fabriqué à l'aide de l'approche conventionnelle au diméthylsulfoxyde a cessé de fonctionner, tandis que les dispositifs fabriqués avec la nouvelle conception conservaient 70 % de leur efficacité d'origine, dans des conditions de vieillissement accéléré.

La même étude de dégradation a été réalisée sur un groupe d'appareils à 85°C, les nouvelles cellules surpassant à nouveau le groupe témoin.

Les chercheurs ont calculé que les nouvelles cellules vieillissent d'un facteur 1,7 pour chaque augmentation de 10 °C de la température à laquelle elles sont exposées, ce qui est proche du doublement attendu des dispositifs commerciaux en silicium.

Le Dr David McMeekin, le premier auteur correspondant et co-auteur de l'article, était un boursier postdoctoral de l'Australian Center for Advanced Photovoltaics (ACAP) à l'Université Monash et est maintenant boursier postdoctoral Marie Skłodowska-Curie à l'Université d'Oxford.

Il a déclaré: "Je pense que ce qui nous sépare des autres études, c'est que nous avons fait beaucoup de vieillissement accéléré. Nous avons vieilli les cellules à 65 ° C et 85 ° C sous tout le spectre lumineux."

Les chercheurs espèrent que leurs travaux encourageront une plus grande concentration sur la phase intermédiaire de la cristallisation de la pérovskite en tant que facteur important pour atteindre une plus grande stabilité et une viabilité commerciale.

Ce travail a été soutenu par le Stanford Linear Accelerator Center (SLAC) du Département américain de l'énergie et le National Renewable Energy Laboratory (NREL).