Les cellules solaires pérovskites constituent une technologie prometteuse pour l’énergie du futur. Elles pourraient potentiellement remplacer les cellules solaires traditionnelles à base de silicium et rendre le photovoltaïque moins cher et plus écologique.
Une équipe internationale de chercheurs de l’Université de Linköping en Suède et de l’Institut de chimie macromoléculaire du CAS a réussi à augmenter la durée de vie et l’efficacité des cellules photovoltaïques à base de pérovskite. Les résultats de cette nouvelle étude ont été publiés dans la prestigieuse revue scientifique Science.
Depuis plus d’une décennie, des chercheurs du monde entier travaillent intensivement à l’amélioration des cellules solaires à base de pérovskite (un composé d’oxyde de titane et d’oxyde de calcium sous forme cristalline). Leur objectif est de convertir l’énergie solaire en électricité le plus efficacement possible. Des experts de l’université de Linköping, en Suède, ont réussi à mettre au point une nouvelle couche de cellules solaires en pérovskite où se produit la conversion du rayonnement solaire en électrons. Ils ont ajouté un additif à l’une des couches de la cellule pour faciliter l’ampleur du transfert de charge, augmentant ainsi l’efficacité de la cellule.
L’effort des chercheurs de l’IMC
Les chercheurs de l’Institut de chimie macromoléculaire du CAS (IMC) ont ensuite étudié les propriétés de la couche à laquelle a été ajouté l’additif au niveau moléculaire. Ils ont décrit le mécanisme de l’augmentation de l’efficacité du transport de charge et de la durée de vie de la cellule solaire. « Sous l’influence des interactions électrostatiques de Coulomb, les différents composants de la couche préparée par nos collègues suédois se rapprochent fortement les uns des autres, un transfert d’électrons se produit entre eux, et l’efficacité du processus est accrue », a expliqué Jiří Brus, chef du département de spectroscopie RMN à l’Institut de chimie macromoléculaire du CAS.
D’autres recherches ont permis d’élucider l’échange et le transfert d’électrons plus faciles grâce aux méthodes de spectroscopie par résonance magnétique nucléaire (RMN), qui se concentrent sur les lois et les relations entre la dynamique des molécules, la structure de la matière et ses propriétés mécaniques ou physiques macroscopiques et utiles.
L’avantage de ce nouvel additif, outre l’augmentation de l’efficacité de la cellule solaire, est une moindre charge sur l’environnement par rapport aux additifs traditionnels. « Le type utilisé est très efficace, et à une concentration relativement faible, il permet la génération d’une quantité importante de radicaux. En limitant également la gamme des réactions secondaires, il augmente la durée de vie des cellules solaires », ajoute Libor Kobera du département de spectroscopie RMN de l’IMC du CAS.
Une priorité scientifique
Grâce à ce nouvel additif, la stabilité du matériau, qui est insensible à l’eau, a également été améliorée. Contrairement aux panneaux solaires traditionnels en silicium, ceux en pérovskite peuvent être plus flexibles, épouser la forme des tuiles, par exemple, et sont également moins chers, avec un impact nettement moindre sur l’environnement. « Cette découverte a un grand potentiel, et on peut supposer que les cellules solaires en pérovskite à haute performance commenceront à être produites à plus grande échelle dans un avenir proche », est convaincu Libor Kobera.
Les chercheurs se concentrent sur le développement de cellules solaires à base de pérovskite depuis 2000. Des recherches intensives et approfondies ont été menées au cours des douze dernières années. En 2009, le rendement des cellules solaires était d’environ trois pour cent. Huit ans plus tard, il était déjà de vingt-deux pour cent. Avec le nouvel additif, il y aura une nouvelle augmentation de trois à cinq pour cent, ce qui les rapprochera de l’efficacité des cellules de silicium, qui est actuellement de vingt-neuf pour cent.
Les défis de la suffisance énergétique
La recherche et le développement de cellules solaires organiques répondent aux défis actuels de notre société, tels que l’autosuffisance énergétique et la réduction de la dépendance aux combustibles fossiles. « Il ne s’agit pas seulement d’une priorité scientifique, mais d’un sujet qui résonne dans l’ensemble de la société. C’est également l’une des priorités de l’agenda de la présidence tchèque de l’UE », explique Jiří Brus.
Les chercheurs de l’IMC y travaillent en collaboration avec des collègues de l’université de Linköping depuis 2019. Les résultats de l’équipe dirigée par le professeur Feng Gao ont également été publiés dans les revues scientifiques Nature Communications, Nature Energy et Joule.
CAZ a publié ce rapport pour la première fois.
Bonjour,
En tant que passionné des énergies renouvelables, je trouve cet article très intéressant. Les cellules solaires à base de perovskite présentent un grand potentiel pour améliorer l’efficacité de la conversion d’énergie solaire en électricité, en particulier en combinaison avec les cellules solaires en silicium.
Je suis ravi de voir que des chercheurs travaillent à résoudre les défis technologiques liés à l’utilisation des perovskites dans les cellules solaires, tels que la stabilité à long terme et l’évaporation rapide de la couche active. Les résultats obtenus sont très prometteurs et pourraient conduire à une nouvelle génération de cellules solaires plus efficaces et abordables.
Ma question est la suivante : Quels sont les principaux avantages des cellules solaires à base de perovskite par rapport aux cellules solaires traditionnelles en silicium ?