Choc dans le secteur de l’énergie : une cellule solaire flexible pulvérise la barre des 25 % de rendement

Les cellules solaires, longtemps limitées par leur capacité à résister aux conditions environnementales, connaissent un tournant décisif grâce à une innovation majeure. Des chercheurs de la Cornell University ont dévoilé un matériau révolutionnaire qui renforce considérablement la durabilité et l’efficacité des cellules solaires en pérovskite. Cette avancée promet de surmonter les obstacles qui ont freiné la commercialisation de cette technologie prometteuse. En atteignant une efficacité de conversion de plus de 25 %, cette innovation pourrait redéfinir l’avenir de l’énergie solaire.

Le défi de la stabilité moléculaire

Dans le domaine des cellules solaires, la stabilité est un défi de taille. Les tentatives précédentes de renforcement ont souvent misé sur le méthylammonium (MA), un analogue de l’ammonium, comme composant de la structure de pérovskite. Bien que ce matériau assure une bonne efficacité et un transport des charges efficace, il se dégrade rapidement sous l’effet du soleil, réduisant la longévité des cellules solaires.

Les chercheurs de la Cornell University ont choisi une approche différente en utilisant le formamidinium (FA), un matériau absorbant optimal qui se dégrade moins facilement. Cependant, la taille de FA engendre une contrainte interne importante dans la structure cristalline, empêchant la formation d’une couche bidimensionnelle (2D) stable.

La solution est venue du concept d’appariement de réseau cristallin, où la taille du réseau de la pérovskite 2D doit être précisément ajustée pour s’emboîter avec la pérovskite 3D. En sélectionnant soigneusement les ligands organiques, les chercheurs ont créé des pérovskites 2D dont l’épaisseur et la configuration des couches équilibrent conductivité et stabilité.

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Des tests sous pression

Les chercheurs ont appliqué FA comme revêtement protecteur sur la pérovskite 3D. Grâce à des techniques de caractérisation telles que la diffraction des rayons X synchrotron et la cartographie par photoluminescence confocale, ils ont démontré que la couche 2D offrait une stabilité exceptionnelle face à la lumière, la chaleur et l’humidité, surpassant les versions à base de MA.

Les tests ont montré que les nouvelles cellules solaires 2D sur 3D atteignaient une efficacité de conversion de puissance de 25,3 %, un chiffre très compétitif dans l’industrie solaire. Plus impressionnant encore, les cellules n’ont perdu que 5 % de leur performance après près de 50 jours de vieillissement accéléré sous lumière et chaleur combinées, simulant des conditions environnementales réelles.

Cette avancée représente une étape prometteuse pour surmonter l’un des principaux défis de la technologie solaire en pérovskite et ouvre la voie à une adoption plus large de ces cellules solaires de nouvelle génération.

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Les implications de cette avancée

La percée réalisée par l’équipe de la Cornell University pourrait avoir des répercussions considérables sur le marché de l’énergie solaire. Avec une efficacité de conversion aussi élevée et une résistance améliorée aux conditions environnementales, ces cellules solaires en pérovskite pourraient concurrencer sérieusement les panneaux solaires traditionnels à base de silicium.

Le professeur Qiuming Yu, qui a dirigé cette recherche, a souligné l’importance de comprendre la pérovskite à un niveau moléculaire pour accélérer les progrès. En optimisant la structure moléculaire, les chercheurs espèrent réduire le temps nécessaire pour que la pérovskite atteigne son plein potentiel, un processus qui a pris des décennies pour le silicium.

En stabilisant la pérovskite, cette innovation pourrait réduire les coûts de production et de maintenance des installations solaires, rendant l’énergie solaire plus accessible et compétitive sur le plan économique.

Vers un futur durable

Alors que la demande mondiale en énergie renouvelable continue de croître, cette avancée technologique offre une lueur d’espoir pour un avenir plus durable. En augmentant l’efficacité et la durabilité des cellules solaires en pérovskite, les chercheurs de la Cornell University ont franchi une étape significative vers la réduction de notre dépendance aux sources d’énergie fossiles.

Cette technologie pourrait jouer un rôle clé dans la transition énergétique mondiale, en fournissant une source d’énergie propre et abondante. Les défis de la stabilité résolus, il reste à voir comment cette technologie sera intégrée dans les infrastructures énergétiques existantes et quelles seront les prochaines étapes pour son déploiement à grande échelle.

Quels autres obstacles devront être surmontés pour que les cellules solaires en pérovskite deviennent la norme dans le secteur de l’énergie ?

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