Le film protecteur sur les cellules solaires en pérovskite offre une durabilité de 1 000 heures dans des conditions de chaleur et d'humidité extrêmes
infohightech ·
Une nouvelle cellule solaire à pérovskite (PSC) présente une résilience remarquable, même dans des conditions de forte chaleur, grâce à un film protecteur innovant. L'équipe de recherche suggère que ces résultats représentent une étape importante vers la commercialisation en résolvant les problèmes de stabilité thermique.
Une équipe de recherche, dirigée par le professeur Dong Suk Kim de l'UNIST Graduate School of Carbon Neutrality, en collaboration avec le professeur Tae Kyung Lee de l'Université nationale de Gyeongsang (GNU), a réussi à concevoir un PSC résistant à la chaleur capable de supporter des processus d'encapsulation à haute température.
Cette cellule solaire innovante a démontré un rendement initial remarquable de 25,56 % et a conservé plus de 85 % de son rendement initial après un fonctionnement à 85 °C et 85 % d'humidité relative pendant 1 000 heures. Les résultats sont publiés dans la revue Energy & Environmental Science .
Les cellules solaires à pérovskite, considérées comme des solutions énergétiques de nouvelle génération, présentent théoriquement un rendement supérieur à celui des cellules au silicium classiques pour convertir la lumière solaire en électricité, tout en étant plus rentables. Bien que le rendement en laboratoire ait déjà dépassé 27 %, leur stabilité thermique a été un obstacle à la commercialisation de ces cellules.
Contrairement aux cellules en silicium, qui peuvent tolérer les températures d’encapsulation élevées nécessaires pour empêcher l’humidité et l’oxygène de dégrader la cellule, les cellules en pérovskite ont eu du mal dans des conditions dépassant 110 °C.
Pour surmonter ces difficultés, l'équipe de recherche a remplacé l'additif classique 4-tert-butylpyridine (tBP) par du carbonate d'éthylène (EC) dans la composition des cellules photovoltaïques. Si le tBP améliore l'efficacité, il abaisse significativement la température de transition vitreuse (Tg) de la couche de transport de trous à moins de 80 °C, compromettant ainsi la stabilité de la cellule dans les environnements à haute température. La transition vitreuse représente le point où la couche de transport de trous devient presque liquide.
La cellule obtenue a produit un rendement de conversion de puissance (PCE) de 25,56 %, le plus élevé parmi les cellules solaires sans tBP. Ce rendement est resté pratiquement inchangé après encapsulation. Lors de tests réalisés selon les normes internationales à 85 °C et 85 % d'humidité relative, les cellules encapsulées ont démontré une durabilité exceptionnelle, conservant un rendement de 21,7 % même après 1 000 heures. La température de transition vitreuse de la couche de transport de trous a également été élevée à 125 °C.
Même agrandies à une surface de module de 100 cm², les cellules solaires ont conservé un rendement élevé de 22,14 %. Ce résultat est dû à la capacité du carbonate d'éthylène à dissoudre uniformément le dopant bis(trifluorométhanesulfonyl)imide de lithium (LiTFSI), ce qui améliore les performances de transport de charge dans la couche de transport de trous, améliorant ainsi le rendement global des cellules solaires.
Le professeur Kim a souligné : « Grâce à ces recherches, nous avons développé un système de couche de transport de trous qui conserve une grande efficacité tout en garantissant la stabilité dans les environnements à haute température et à forte humidité. » Il a ajouté : « Cela représente une étape importante vers l'application pratique des cellules solaires à pérovskite . »