Des cellules solaires au perovskite avec une efficacité de 21,6%
Une coupe transversale d'une cellule solaire perovskite vue au microscope électronique à balayage © M. Grätzel/EPFL
Des scientifiques de l'EPFL ont stabilisé des cellules solaires en y intégrant du rubidium. Cette innovation pousse l'efficacité de conversion de puissance à 21,6%, inaugurant une nouvelle génération de cellules solaires au perovskite.
Les cellules solaires au pervoskite offrent un très grand potentiel pour nous alimenter en énergie solaire de manière rentable. Toutefois, la stabilité thermique de la cellule solaire est un réel problème, qui peut limiter de manière significative son efficacité à long terme, dans la mesure où la structure de la cellule peut se dégrader avec le temps. En guise de solution, on a mélangé les pervoskites avec d'autres matériaux, comme le césium, qui peut améliorer la stabilité de la cellule sans compromettre son efficacité dans la conversion de la lumière en courant électrique. Le travail est publié dans le journal Science.
Le laboratoire de Michael Grätzel, à l'EPFL, vient d'intégrer des cations de rubidium dans les perovskites, maintenant ainsi une stabilité exceptionnelle pendant plus de 500 heures continues en plein soleil, à 85°C, tout en poussant l'efficacité de conversion de puissance enregistrée à la valeur record de 21,6%. Le laboratoire a déjà déposé une demande de brevet pour son innovation.
Le projet, dirigé par le postdoc Michael Saliba, a aussi montré que les cellules au perovskite construites avec du rubidium rendent le voltage utile proche de ce qu'on appelle la «limite thermodynamique», soit l'efficacité théorique maximale en termes de conversion de la lumière solaire en électricité. «Cela ouvre la voie à une nouvelle génération de cellules solaires au perovskite déployable à l'échelle industrielle», dit Saliba.
Ce travail représente une collaboration entre le Laboratory of Photonics and Interfaces et leLaboratory of Photomolecular Science de l'EPFL avec le Materials Research Laboratory de la Panasonic Corporation. Il a été financé par Horizon 2020 (Bourse de recherche Marie Skłodowska Curie), le Septième programme-cadre de recherche et de développement technologique de l'Union européenne (FP7), le Fonds national suisse (SNSF; Umbrella project), le Programme national de recherche "Virage énergétique" (PNR 70), CONNECT PV, SNF-NanoTera, l'Office fédéral de l'énergie (SYNERGY), et le King Abdulaziz City for Science and Technology (KACST).
Référence
Michael Saliba, Taisuke Matsui, Konrad Domanski, Ji-Youn Seo, Amita Ummadisingu, Shaik M. Zakeeruddin, Juan-Pablo Correa-Baena, Wolfgang R. Tress, Antonio Abate, Anders Hagfeldt, and Michael Grätzel. Incorporation of rubidium cations into perovskite solar cells improves photovoltaic performance. Science 29 September 2016. DOI: 10.1126/science.aah5557