Une nouvelle technique de fabrication permet d'obtenir le rendement énergétique le plus élevé pour les cellules solaires flexibles
Les cellules solaires flexibles ont de nombreuses applications potentielles dans l'aérospatiale et l'électronique flexible, mais leur faible efficacité en matière de conversion d'énergie a limité leur utilisation pratique. Une nouvelle méthode de fabrication a permis d'augmenter l'efficacité énergétique des cellules solaires flexibles fabriquées à partir de pérovskite, une classe de composés dont la structure cristalline spécifique facilite la conversion de l'énergie solaire en électricité.
SnSO4 est utilisé comme précurseur de l'étain pour l'oxyde d'étain (SnO2) déposé comme couche de transport d'électrons des FPSC. Une nouvelle méthode de fabrication du CBD permet de mieux contrôler la croissance du SnO2, d'améliorer l'efficacité globale de conversion de l'énergie de la cellule solaire et de rendre plus pratique la technologie des cellules solaires flexibles.
iEnergy, Tsinghua University Press
Les cellules solaires pérovskites souples (FPSC) actuelles ont un rendement de conversion d'énergie inférieur à celui des cellules solaires pérovskites rigides en raison des caractéristiques souples et inhomogènes du matériau de base souple, le polyéthylène téréphtalate (PET), sur lequel sont construits les films de pérovskite des cellules solaires pérovskites souples. Les FPSC sont également moins durables que les cellules solaires rigides qui utilisent le verre comme substrat de base. Les pores des substrats souples des cellules solaires permettent à l'eau et à l'oxygène d'envahir les matériaux pérovskites, ce qui entraîne leur dégradation.
Pour résoudre ces problèmes liés à la technologie FPSC actuelle, une équipe de spécialistes des matériaux du State Key Laboratory of Power System Operation and Control de l'université Tsinghua et du Center for Excellence in Nanoscience du National Center for Nanoscience and Technology de Pékin, en Chine, a mis au point une nouvelle technique de fabrication qui accroît l'efficacité des FPSC, ouvrant ainsi la voie à l'utilisation de cette technologie à une plus grande échelle
"L'augmentation du rendement de conversion de l'énergie des FPSC est cruciale pour plusieurs raisons : un rendement plus élevé rend les FPSC plus compétitifs par rapport à d'autres technologies de cellules solaires, diminue le coût par watt d'électricité produite et les ressources nécessaires pour produire la même quantité d'énergie électrique, et élargit la gamme d'applications dans lesquelles les FPSC peuvent être utilisés, y compris l'aérospatiale et l'électronique flexible où l'espace et le poids sont primordiaux", a déclaré Chenyi Yi, professeur associé au State Key Laboratory of Power System Operation and Control de l'université de Tsinghua et auteur principal de l'article.
Plus précisément, l'équipe a mis au point une nouvelle méthode de dépôt par bain chimique (CBD) pour déposer de l'oxyde d'étain (SnO2) sur un substrat flexible sans avoir recours à un acide fort, auquel de nombreux substrats flexibles sont sensibles. Cette nouvelle technique a permis aux chercheurs de mieux contrôler la croissance de l'oxyde d'étain sur le substrat flexible. L'oxyde d'étain sert de couche de transport d'électrons dans le FPSC, ce qui est essentiel pour l'efficacité de la conversion d'énergie.
"Cette méthode CBD diffère des recherches précédentes en utilisant le sulfate d'étain SnSO4 plutôt que le chlorure d'étain SnCl2 comme précurseur d'étain pour le dépôt de SnO2, ce qui rend la nouvelle méthode compatible avec les substrats flexibles sensibles à l'acide", a déclaré M. Yi.
Il est important de noter que la nouvelle méthode de fabrication répond également à certains des problèmes de durabilité des FPSC. "Le sulfate SO42- résiduel après le CBD à base de SnSO4 favorise en outre la stabilité des PSC en raison de la forte coordination entre le plomb Pb2+ de la pérovskite et le SO42- de SnO2. Par conséquent, nous pouvons fabriquer du SnO2 de meilleure qualité pour obtenir des FPSC plus efficaces et plus stables", a déclaré M. Yi.
L'équipe a atteint un nouveau point de référence pour le rendement de conversion d'énergie le plus élevé pour les FPSC, à savoir 25,09 %, et a été certifiée à 24,90 %. La durabilité des cellules solaires flexibles à base de SnSO4 a également été démontrée par le fait que les cellules ont conservé 90 % de leur efficacité de conversion d'énergie après avoir été pliées 10 000 fois. Les cellules solaires flexibles à base de SnSO4 ont également montré une meilleure stabilité à haute température que les cellules solaires flexibles à base de SnCl2.
La nouvelle méthode de fabrication mise au point par l'équipe de recherche a produit des résultats reproductibles et permet aux fabricants de réutiliser le bain chimique, ce qui accroît l'aspect pratique de la production évolutive de cellules solaires flexibles. "L'objectif ultime est de faire passer ces FPSC à haut rendement de l'échelle du laboratoire à celle de la production industrielle, ce qui permettra de généraliser l'application commerciale de cette technologie dans divers domaines, depuis la technologie des vêtements, l'électronique portable et les sources d'énergie aérospatiales jusqu'aux solutions d'énergie renouvelable à grande échelle", a déclaré M. Yi.
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.
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