Les cellules solaires pérovskite résistent à 1 000 heures de chaleur et d'humidité extrêmes

Surmonter l'obstacle de la stabilité dans le photovoltaïque pérovskite

Les cellules solaires pérovskite sont une innovation dans les dispositifs photovoltaïques en couche mince, qui offrent des taux de conversion élevés tout en alliant faibles coûts de fabrication et flexibilité mécanique. Leur durée de vie opérationnelle est toutefois restée bien inférieure à celle des panneaux silicium classiques, entre deux et dix ans contre les 25 à 30 ans typiques des installations en silicium, comme le rapporte Interesting Engineering.

Une grande partie de cette dégradation provient de la couche de transport de trous, un composant essentiel qui facilite le déplacement des charges électriques. Les méthodes de fabrication standard reposent sur des sels de lithium et des additifs chimiques pour améliorer les performances électriques, mais ces composés s'évaporent sous l'effet de températures et d'une humidité élevées. Selon Interesting Engineering, cette évaporation crée des vides microscopiques dans le film tandis que les ions lithium libres diffusent à travers la cellule, provoquant des dommages structurels et accélérant la défaillance du dispositif.

« En résolvant le problème chronique de la durée de vie, cela deviendra une étape importante vers la commercialisation des cellules pérovskite et tandem »

— SeJin Ahn, chercheur principal, Korea Institute of Energy Research

Purifier la couche de transport par extraction catalytique

Pour éliminer ces voies de dégradation, des scientifiques du Korea Institute of Energy Research (KIER) de Daejeon, en collaboration avec l'Ulsan National Institute of Science and Technology (UNIST), ont conçu le procédé d'extraction par filtration post-réaction catalytique. Cette invention chimique élimine les additifs déstabilisants et les ions résiduels avant le dépôt du film.

Le procédé introduit un catalyseur à base d'oxyde de nickel dans la solution précurseur utilisée pour former la couche de transport de trous. Comme le décrit Interesting Engineering, le catalyseur modifie ses propriétés de surface dans le mélange, attirant et capturant les ions lithium dissous sans nécessiter d'agents chimiques supplémentaires. Les particules d'oxyde de nickel étant relativement grosses, les chercheurs les filtrent physiquement avec les ions piégés, obtenant une solution purifiée et sans additifs qui durcit en une couche de transport exempte de défauts.

Performances de référence et perspectives commerciales

Des tests en laboratoire menés sous contrainte environnementale continue — à 85 degrés Celsius et 85 pour cent d'humidité relative — ont révélé que les cellules purifiées conservaient 95 pour cent de leur rendement de référence après 1 000 heures d'essai, selon Interesting Engineering.

Outre une meilleure stabilité, les cellules traitées ont enregistré un rendement opérationnel de 25,24 pour cent, légèrement supérieur aux 25,21 pour cent obtenus par les cellules classiques à base d'additifs. Publiée dans la revue Advanced Science, la technique fournit un nouveau cadre de traitement et une propriété intellectuelle précieuse qui pourrait accélérer le déploiement commercial des cellules solaires tandem et améliorer la durabilité des systèmes d'énergie propre de nouvelle génération, comme le note Interesting Engineering.

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