Plus d'électricité grâce au soleil
Modification de la surface pour des cellules solaires tandem pérovskite/silicium texturées plus efficaces
Un revêtement de cellules solaires avec des molécules organiques spéciales pourrait ouvrir la voie à une nouvelle génération de panneaux solaires. Comme le rapporte une équipe de chercheurs dans la revue Angewandte Chemie, ce revêtement peut augmenter l'efficacité des cellules tandem monolithiques composées de silicium et de pérovskite tout en réduisant leur coût, car elles sont produites à partir de plaquettes de silicium industrielles, microstructurées et standard.
(c) Wiley-VCH
Dans les cellules solaires, la lumière "chasse" les électrons d'un semi-conducteur, laissant derrière elle des "trous" chargés positivement. Ces deux porteurs de charge sont séparés l'un de l'autre et peuvent être collectés sous forme de courant. Les cellules tandem ont été développées pour mieux exploiter l'ensemble du spectre de la lumière solaire et augmenter l'efficacité des cellules solaires. Les cellules tandem sont composées de deux semi-conducteurs différents qui absorbent différentes longueurs d'onde de la lumière. Les principaux candidats à cette technologie sont une combinaison de silicium, qui absorbe principalement la lumière rouge et proche de l'infrarouge, et de pérovskite, qui utilise très efficacement la lumière visible. Les cellules tandem monolithiques sont fabriquées en recouvrant un support des deux types de semi-conducteurs, l'un sur l'autre. Pour un système pérovskite/silicium, on utilise généralement des plaquettes de silicium produites par le processus de fusion par zone et dont la surface est polie ou nanostructurée. Ces plaquettes sont toutefois très coûteuses. Les plaquettes de silicium produites par le procédé Czochralski avec des éléments structuraux pyramidaux à l'échelle du micromètre sur leurs surfaces sont nettement moins chères. Ces microtextures permettent de mieux capter la lumière car elles sont moins réfléchissantes qu'une surface lisse. Cependant, le processus de revêtement de ces plaquettes avec de la pérovskite entraîne de nombreux défauts dans le réseau cristallin, ce qui affecte les propriétés électroniques. Le transfert des électrons libérés est entravé et la recombinaison électron-trou se produit de plus en plus souvent par des processus qui n'émettent pas de lumière. L'efficacité et la stabilité de la couche de pérovskite sont diminuées.
Sous la direction du professeur Kai Yao, une équipe chinoise de l'université de Nanchang, de Suzhou Maxwell Technologies, du CNPC Tubular Goods Research Institute (Shaanxi), de l'université polytechnique de Hong Kong, de l'université technologique de Wuhan et de l'université Fudan (Shanghai) a mis au point une stratégie de passivation de la surface qui permet d'aplanir les défauts de surface de la couche de pérovskite. Un composé de thiophénéthylammonium avec un groupe trifluorométhyle (CF3-TEA) est appliqué par un processus de revêtement par pulvérisation dynamique. Ce procédé permet d'obtenir une couche très uniforme, même sur les surfaces microtexturées.
En raison de sa polarité et de son énergie de liaison élevées, le revêtement CF3-TEA affaiblit très efficacement les effets des défauts de surface. La recombinaison non radiative est supprimée et les niveaux électroniques sont ajustés de sorte que les électrons à l'interface peuvent être plus facilement transférés vers la couche de capture d'électrons de la cellule solaire. La modification de la surface avec le CF3-TEA permet aux cellules solaires tandem pérovskite/silicium basées sur des plaquettes texturées courantes en silicium de Czochralski d'atteindre un rendement très élevé de près de 31 % et de maintenir une stabilité à long terme.
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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