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Des chercheurs développent des cellules solaires flexibles moins chères

Des chercheurs développent des cellules solaires flexibles moins chères

Les cellules solaires en pérovskite ont attiré l'attention ces derniers temps alors que leur efficacité énergétique commence à atteindre celle des cellules en silicium et pour cause!

Ces cellules sont simples et peu coûteuses à produire et présentent un haut niveau de flexibilité qui se prêterait à une variété d'applications. Le problème, cependant, les fait durer plus de deux mois.

Maintenant, des chercheurs du Georgia Institute of Technology, de l'Université de Californie à San Diego et du Massachusetts Institute of Technology ont peut-être trouvé une clé pour résoudre ce problème.

«Les cellules solaires en pérovskite offrent de nombreux avantages potentiels car elles sont extrêmement légères et peuvent être fabriquées avec des substrats plastiques flexibles», a déclaré Juan-Pablo Correa-Baena, professeur assistant à la Georgia Tech School of Materials Science and Engineering. "Pour être en mesure de concurrencer sur le marché avec les cellules solaires à base de silicium, elles doivent cependant être plus efficaces."

Ajout de métaux alcalins

La nouvelle recherche s'est concentrée sur le processus d'ajout de métaux alcalins aux pérovskites pour augmenter les performances. "Nous savions d'après des travaux antérieurs que l'ajout de césium et de rubidium à une pérovskite de plomb mixte de brome et d'iode conduit à une meilleure stabilité et des performances plus élevées", a déclaré Correa-Baena.

Ce qui manquait, c'était de savoir pourquoi l'ajout de ces métaux alcalins avait cet effet sur les pérovskites. Ainsi, les chercheurs ont décidé d'examiner les pérovskites à l'échelle nanométrique en utilisant une cartographie aux rayons X à haute intensité.

«En examinant la composition du matériau pérovskite, nous pouvons voir comment chaque élément individuel joue un rôle dans l'amélioration des performances de l'appareil», a déclaré Yanqi (Grace) Luo, étudiante au doctorat en nano-ingénierie à l'UC San Diego.

Ce qu'ils ont découvert, c'est que l'ajout de césium et de rubidium à la pérovskite mixte de brome et d'iode de plomb rend le brome et l'iode se mélangent de manière plus homogène. Cela a produit jusqu'à 2 pour cent efficacité de conversion plus élevée.

Robuste malgré les zones mortes

Mais ce n'était pas tout. Une analyse plus approfondie a également révélé que les cellules de pérovskite étaient étonnamment robustes malgré la présence de «zones mortes». Les zones mortes sont causées lorsque les métaux halogénures restent groupés, ce qui entraîne des zones inactives où aucun courant n'est possible.

"C'était surprenant", a déclaré Fenning. «Avoir ces zones mortes tuerait généralement une cellule solaire. Dans d'autres matériaux, ils agissent comme des trous noirs qui aspirent des électrons d'autres régions et ne les lâchent jamais, donc vous perdez du courant et de la tension.

"Mais dans ces pérovskites, nous avons vu que les zones mortes autour du rubidium et du césium n'étaient pas trop préjudiciables aux performances des cellules solaires, bien qu'il y ait eu une certaine perte de courant", a déclaré Fenning. "Cela montre à quel point ces matériaux sont robustes, mais aussi qu'il y a encore plus de possibilités d'amélioration."

Bien que la recherche en soit encore à ses débuts, les résultats pourraient un jour conduire à des progrès qui pourraient voir les cellules de pérovskite devenir des options viables. Et les chercheurs sont très enthousiasmés par les applications que ces cellules pourraient avoir ainsi que par les avantages environnementaux qu'elles pourraient produire.

«Ces matériaux promettent d'être très rentables et hautement performants, ce dont nous avons besoin pour nous assurer que les panneaux photovoltaïques sont largement déployés», a déclaré Correa-Baena. "Nous voulons essayer de compenser les problèmes de changement climatique, donc l'idée est d'avoir des cellules photovoltaïques aussi bon marché que possible."

L'étude a été publiée dans la revueScience.


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