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du mardi 17/05/2016

Des cellules solaires pérovskites qui s’auto-réparent dans le noir

Energie & Environnement, Photovoltaïque, Solaire

Par Philippe Passebon - publié le 17 mai 2016 à 12:50

Une étude réalisée grâce à une collaboration franco-américaine permet de mieux comprendre un phénomène physique impactant la durée de vie des cellules pérovskites actuelles et ouvre la voie à des cellules plus résistantes. L’étude fait l’objet d’un article publié le 16 mai 2016 dans la revue Nature Communications.

Objet important de recherches depuis 2012, les cellules pérovskites ont pour principal défaut leur piètre stabilité : elles se dégradent rapidement et irréversiblement sous la lumière du soleil. Grâce à une nouvelle technique, les chercheurs américains du laboratoire national de Los Alamos (LANL) concoivent des cellules sans hystérèse électrique et sans dégradation rapide. Pour cela, ils chauffent le substrat sur lequel a lieu la cristallisation du matériau pérovskite, ce qui leur permet d’obtenir des grains de grande taille, jusqu’à 1 mm de diamètre. Pour une même surface, il y a alors beaucoup moins de joints de grains porteurs des défauts liés à la dégradation. Les expérimentateurs ont alors constaté qu’un autre phénomène de dégradation, beaucoup plus lent et réversible, avait aussi lieu. Claudine Katan et Jacky Even, respectivement du CNRS et de l’Insa de Rennes, qui travaillent avec le LANL, avancent que des charges électriques produites par le rayonnement sont piégées par le réseau atomique sous forme de polarons. Leur accumulation progressive freine le passage du courant électrique. Le rendement de la cellule pérovskite chute jusqu'à devenir nul en environ une heure. Toutefois, les cellules solaires retrouvent leurs propriétés initiales lorsqu’elles sont plongées quelques minutes dans le noir, et cela de manière reproductible.

Les cellules photovoltaïques pérovskites sont une alternative sérieuse à celles en silicium. Leur durée de vie est le frein actuel le plus important à leur développement. L'identification du mécanisme de dégradation lente des performances, couplé à la méthode de synthèse développée par le LANL (rendement de 16 %, contre 20 % pour les meilleures cellules pérovskites) laisse augurer des améliorations prometteuses dans un futur proche. 

 


      Visualisation de joints de grains au sein d’une pérovskite hybride
                             par microscopie optique polarisée (" © Los Alamos National Laboratory" )

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