Les cellules solaires à pérovskite conservent 95 % de leur rendement de conversion de puissance après 1 100 heures à 85 °C grâce à un nouveau revêtement moléculaire.
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Des scientifiques ont trouvé un moyen de rendre les cellules solaires à pérovskite non seulement très efficaces, mais aussi remarquablement stables, résolvant ainsi l'un des principaux défis qui freinaient l'utilisation généralisée de cette technologie.
La pérovskite est depuis longtemps considérée comme une technologie révolutionnaire pour la prochaine génération d'énergie solaire. Cependant, des progrès dans la conception des matériaux restent nécessaires pour améliorer l'efficacité et la durabilité des panneaux solaires qui convertissent la lumière du soleil en électricité.
Sous la direction du professeur Thomas Anthopoulos de l'Université de Manchester, l'équipe de recherche a obtenu ce résultat en optimisant les molécules qui recouvrent les surfaces de pérovskite. Elle a utilisé de petites molécules spécialement conçues, appelées ligands amidinium, qui agissent comme une « colle » moléculaire pour maintenir la structure de la pérovskite.
« Cela pourrait permettre de surmonter l'un des derniers obstacles majeurs auxquels est confrontée la technologie des cellules solaires pérovskites et de garantir sa durabilité suffisante pour un déploiement à grande échelle. » Professeur Thomas Anthopoulos, professeur d'optoélectronique émergente, Université de Manchester
L'étude, publiée aujourd'hui dans la revue Science , vise à comprendre comment la structure chimique du ligand amidinium contrôle la formation de la phase pérovskite de basse dimensionnalité sur la pérovskite tridimensionnelle conventionnelle.
Ces couches hautement ordonnées forment une couche protectrice lisse et stable qui empêche la formation de minuscules défauts, permettant ainsi aux charges électriques de circuler plus efficacement et empêchant les dispositifs de se dégrader sous l'effet de la chaleur ou de la lumière.
En utilisant cette approche, l'équipe a développé des cellules solaires avec un rendement de conversion de puissance de 25,4 %, tout en conservant plus de 95 % de leurs performances après 1 100 heures de fonctionnement continu à 85 °C en plein soleil.
Le professeur Anthopoulos a déclaré : « Les cellules solaires à pérovskite sont considérées comme une alternative moins coûteuse, plus légère et plus flexible aux panneaux en silicium traditionnels, mais leur stabilité à long terme pose problème. On sait que les matériaux pérovskites les plus performants actuellement sont instables sous l’effet de la chaleur ou de la lumière, ce qui accélère la dégradation des cellules. Les ligands amidinium que nous avons développés, ainsi que les nouvelles connaissances acquises, permettent la croissance contrôlée de couches de pérovskite stables et de haute qualité. Ceci pourrait lever l’un des derniers obstacles majeurs auxquels est confrontée la technologie des cellules solaires à pérovskite et garantir sa durabilité en vue d’un déploiement à grande échelle. »
Ces recherches ont été publiées dans la revue Science.