Cellules solaires tandem avec pérovskite : les nanostructures sont utiles à bien des égards
Des nanotextures personnalisées peuvent contribuer à améliorer les matériaux semi-conducteurs en perowskite à divers niveaux
Fin 2021, les équipes de HZB avaient présenté des cellules solaires tandem en silicium pérovskite avec un rendement proche de 30 %. Cette valeur constituait un record mondial pour huit mois, une longue période pour ce domaine de recherche très disputé. Dans la revue Nature Nanotechnology, les scientifiques décrivent comment ils ont atteint cette valeur record grâce à une structuration nanooptique et à des revêtements réfléchissants.
Microscopie électronique à balayage de cellules tandem en silicium pérovskite en coupe transversale avec nanotexture et couche de rétro-réflecteur (doré).
© P. Tockhorn/HZB
Les cellules solaires tandem composées de pérovskite et de silicium permettent d'obtenir des rendements nettement plus élevés que les cellules solaires au silicium seules. Les cellules tandem de HZB ont déjà atteint plusieurs records mondiaux. Plus récemment, en novembre 2021, les équipes de recherche de HZB ont atteint un rendement certifié de 29,8 % avec une cellule tandem composée de pérovskite et de silicium. Il s'agissait d'un record mondial absolu qui est resté imperturbable au sommet pendant huit mois. Il a fallu attendre l'été 2022 pour qu'une équipe suisse de l'EPFL parvienne à dépasser cette valeur.
Des forces unies
Trois équipes du HZB avaient travaillé en étroite collaboration pour la cellule tandem qui a battu le record. Elles en présentent aujourd'hui les détails dans Nature Nanotechnology. La revue les a également invitées à rédiger une note d'information sur la recherche, dans laquelle elles résument leurs travaux et donnent un aperçu des développements futurs.
Les textures améliorent les performances
"Nos compétences se complètent très bien", déclare le professeur Christiane Becker, qui a développé la cellule du record mondial avec l'équipe dirigée par le professeur Bernd Stannowski (cellule inférieure en silicium) et le professeur Steve Albrecht (cellule supérieure en pérovskite). L'équipe de Becker a introduit une structure nanoptique dans la cellule tandem : une nanotexture légèrement ondulée à la surface du silicium. "Plus surprenant, cette texture apporte plusieurs avantages à la fois : elle réduit les pertes par réflexion et assure une formation plus régulière du film de pérovskite", explique M. Becker. En outre, une couche tampon diélectrique au dos du silicium réduit l'absorption parasite dans les longueurs d'onde du proche infrarouge.
En guise de conclusion, les chercheurs affirment que les nanotextures personnalisées peuvent contribuer à améliorer les matériaux semi-conducteurs pérovskites à divers niveaux. Ces résultats sont précieux non seulement pour les cellules solaires tandem composées de pérovskite et de silicium, mais aussi pour les diodes électroluminescentes à base de pérovskite.
Note: Cet article a été traduit à l'aide d'un système informatique sans intervention humaine. LUMITOS propose ces traductions automatiques pour présenter un plus large éventail d'actualités. Comme cet article a été traduit avec traduction automatique, il est possible qu'il contienne des erreurs de vocabulaire, de syntaxe ou de grammaire. L'article original dans Anglais peut être trouvé ici.
Publication originale
Philipp Tockhorn, Johannes Sutter, Alexandros Cruz, Philipp Wagner, Klaus Jäger, Danbi Yoo, Felix Lang, Max Grischek, Bor Li, Jinzhao Li, Oleksandra Shargaieva, Eva Unger, Amran Al-Ashouri, Eike Köhnen, Martin Stolterfoht, Dieter Neher, Rutger Schlatmann, Bernd Rech, Bernd Stannowski, Steve Albrecht, Christiane Becker; Nano-optical designs for high efficiency monolithic perovskite-silicon tandem solar cells; Nature Nanotechnology (2022)
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