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Nouveau record pour une cellule photovoltaïque alliant silicium et pérovskite

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Par publié le à 15h35

Nouveau record pour une cellule photovoltaïque alliant silicium et pérovskite

Une couche de pérovskite sur une autre de silicium. Le tout recouvert par un film texturé pour piéger la lumière. Et un nouveau record de rendement à 25,5% pour le HZB.

Un rendement de 25,5% a été atteint pour une cellule photovoltaïque tandem à base de silicium et de pérovskite. Un record pour une cellule de ce type à deux terminaux. Il a été obtenu par une équipe de recherche du centre Helmholtz de Berlin des matériaux et de l'énergie grâce à un film texturé posé sur la couche de pérovskite.

Au centre Helmholtz de Berlin des matériaux et de l'énergie (Helmholtz-Zentrum Berlin, HZB), une équipe de recherche a amélioré le rendement d’une cellule photovoltaïque tandem à base de silicium et de pérovskite en y ajoutant un film texturé sur la face supérieure. Cela permet de réduire la réflexion de la lumière et de mieux la piéger. Ils ont ainsi augmenté l’efficacité de leur cellule de 23,4% à 25,5%, battant le précédent record de rendement établi à 25,2% en juin dernier. Les résultats ont été publiés le 25 octobre 2018 dans la revue Energy & Environmental Science.

Décrit dans un précédent article publié en avril 2017 dans la revue ACS Photonics, le film texturé (LM foil) est fabriqué à partir de verre et de polymère durci à la lumière ultraviolette. Il est posé sur la couche de matériau pérovskite, elle-même posée sur une couche de silicium polie (schéma ci-dessous).

La cellule tandem à base de pérovskite et de silicium est une piste prometteuse pour dépasser les 30% de rendement. En effet, leur architecture permet de limiter les pertes en superposant deux couches de matériaux qui absorbent la lumière dans des longueurs d’onde différentes. Dans le cas des cellules alliant silicium et pérovskite, cette dernière absorbe les photons les plus énergétiques. Ceux qui le sont moins la traversent et sont absorbés par la couche de silicium située en dessous.

A partir d’un modèle numérique de simulation qu’ils ont développé pour optimiser le design de leurs cellules, les chercheurs de l’HZB ont montré qu’un rendement de 32,5% était atteignable. Cela nécessiterait de poser, sur un wafer en silicium texturé sur les deux faces – et non polie sur la face supérieure comme c’est le cas dans l’expérience des chercheurs - une couche de pérovskite de 1 µm avec une largeur de bande de 1,66 eV.

Néanmoins, si les matériaux pérovskite et leur association en tandem avec du silicium a permis (et continue) de faire des progrès rapides en termes de rendements à des prix raisonnables, il reste à rendre stables ce genre de cellules. Car elles ont toujours l’inconvénient de se dégrader rapidement.

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