« Un record d’endurance inégalé » : ces cellules solaires maintiennent 80 % de leur puissance pendant plus de 2 000 heures sans faiblir

Les avancées dans le domaine des cellules solaires continuent d’étonner et d’inspirer. Les chercheurs en Chine ont récemment franchi une étape significative en améliorant l’efficacité et la durée de vie des cellules solaires de nouvelle génération. Grâce à une stratégie innovante, ils ont réussi à surmonter un obstacle critique de performance, à savoir la perte de photons, qui a longtemps limité l’efficacité des cellules solaires bifaciales à pérovskite. Cette étude prometteuse pourrait transformer l’avenir de l’énergie solaire en offrant une solution pratique et évolutive pour maximiser l’absorption de la lumière et améliorer la stabilité des cellules.

Une efficacité et une stabilité record

La percée réalisée par les chercheurs a permis d’atteindre une efficacité de conversion de puissance (PCE) record de 23,4 %, tout en réduisant les pertes de courant à seulement 1,67 mA cm⁻². Les cellules solaires améliorées ont également démontré une stabilité remarquable, conservant plus de 80 % de leurs performances initiales pendant plus de 2 000 heures sous une lumière continue. Les cellules solaires à pérovskite (PSCs) sont depuis longtemps au centre des recherches en photovoltaïque en raison de leur performance exceptionnelle et de leur faible coût de fabrication. Pour capter encore plus de lumière solaire, les scientifiques ont développé des versions bifaciales capables d’absorber la lumière des deux côtés.

Face à la demande croissante pour des cellules solaires efficaces et stables, les limitations des PSCs monofaciaux conventionnels, notamment en matière d’absorption et d’efficacité d’utilisation de la lumière, sont devenues de plus en plus évidentes, ont ajouté les chercheurs. C’est pourquoi le développement des PSCs bifaciaux (Bi-PSCs) a été une priorité pour la communauté scientifique.

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Résoudre les problèmes liés aux Bi-PSCs

Malgré leur potentiel prometteur, les Bi-PSCs ont été freinées par leur conception. Contrairement aux cellules solaires traditionnelles, elles utilisent des électrodes arrière semi-transparentes qui ne sont pas réfléchissantes, ce qui entraîne une fuite de lumière et raccourcit le parcours optique, entraînant ainsi une perte significative de photons. Le défi principal était de construire une couche d’absorbeur de pérovskite plus épaisse pour prolonger le trajet de la lumière et augmenter l’absorption des photons. Cependant, la création de ces films épais à partir de solutions très concentrées conduit souvent à une mauvaise cristallisation, entraînant des défauts qui compromettent la performance et la stabilité.

Pour surmonter ces défis, les chercheurs ont introduit un additif multifonctionnel, le chlorhydrate de 1-éthyl-3-guanidinium thiourée (EGTHCl), afin de réguler précisément le comportement de nucléation et de cristallisation du précurseur à haute concentration. Cela permet la formation de films denses, uniformes et hautement cristallins exempts des défauts communs, ouvrant ainsi la voie à une application efficace et stable dans le monde réel.

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Une solution pratique et évolutive

Cette étude propose une solution pratique et évolutive au problème persistant de la perte de photons dans les dispositifs bifaciaux à pérovskite. Grâce à la méthode de dépôt de film épais de haute qualité, basée sur la régulation de la dynamique de cristallisation des pérovskites, les chercheurs ont pu identifier la perte de photons comme le principal facteur de dégradation des performances des Bi-PSCs. L’ajout de l’EGTHCl a permis de surmonter les difficultés liées à la cristallisation, aboutissant à la création de films de pérovskite d’une qualité exceptionnelle.

Cet accomplissement marque une étape importante vers l’application pratique et stable des dispositifs bifaciaux à pérovskite dans le monde réel, concluent les chercheurs. Avec une efficacité et une stabilité accrues, cette innovation pourrait révolutionner le secteur de l’énergie solaire.

Vers un avenir prometteur pour l’énergie solaire

Les résultats de cette recherche ouvrent la voie à des applications pratiques des cellules solaires bifaciales à pérovskite, promettant un avenir où l’énergie solaire pourrait être plus accessible et fiable. À mesure que la demande pour des solutions énergétiques durables et efficaces augmente, les innovations telles que celle-ci deviennent cruciales pour répondre aux besoins énergétiques mondiaux. Les développements dans le domaine des cellules solaires pourraient non seulement réduire notre dépendance aux combustibles fossiles, mais aussi offrir une solution écologique aux défis énergétiques actuels.

Alors que nous avançons vers une adoption plus large de ces technologies, une question persiste : comment ces avancées technologiques impacteront-elles les infrastructures énergétiques mondiales à l’avenir ?