Des cellules solaires en pérovskite plus performantes et durables
Des cellules solaires en pérovskite récemment conçues se distinguent par leur robustesse, leur capacité à résister à la chaleur intense du soleil. Sous la direction du professeur Thomas Anthopoulos, l’équipe de l’Université de Manchester a réussi à stabiliser ces cellules, une avancée qui pourrait propulser cette technologie à faible coût sur le marché mondial.
Une innovation clé : la colle moléculaire
Pour atteindre cette amélioration, les chercheurs ont développé un type de colle moléculaire. Cette innovation permet de lisser la surface des pérovskites et d’éliminer les petites imperfections qui auparavant entraînaient des pertes d’énergie et détérioraient le matériau. Notamment, ces cellules révolutionnaires ont affiché une efficacité de conversion énergétique de 25,4 % lors des tests, marquant un tournant potentiel pour le secteur.
Les enjeux de la stabilité des cellules solaires
Depuis des décennies, le silicium est le matériau prédominant sur le marché solaire, apprécié pour sa fiabilité, mais critiqué pour son poids, sa rigidité et son coût de fabrication élevé. En revanche, la pérovskite s’est avérée être une alternative séduisante grâce à sa légèreté, sa flexibilité et son potentiel de coût bien inférieur. Cependant, les premières versions de ces cellules étaient rapidement confrontées à des problèmes de dégradation, limitant leur utilisation.
Ce phénomène de dégradation rapide a constitué un obstacle majeur à l’adoption générale de la technologie. De plus, des défauts microscopiques dans ces matériaux généreraient des problèmes électriques, perdant de l’énergie de manière difficile à mesurer avec des outils conventionnels. Anthopoulos a souligné que les matériaux de pérovskite actuels souffrent d’instabilité face à la chaleur et à la lumière, accélérant ainsi leur décomposition.
Améliorations grâce à des ligands amidiniums
Les chercheurs ont amélioré le design des cellules en utilisant des ligands amidiniums à petites molécules. Agissant comme une « colle moléculaire », ces molécules spéciales forment un revêtement protecteur sur la surface des pérovskites. Cette liaison chimique conduit le matériau à s’organiser en couches stables et bidimensionnelles, servant ainsi de barrière protectrice face aux conditions difficiles. En éliminant les défauts microscopiques et en lissant la surface, ce revêtement garantit un flux d’énergie efficace tout en protégeant les cellules contre la désintégration sous des températures élevées.
Résilience et performance des nouvelles cellules
Les résultats des tests ont démontré que ces cellules stabilisées atteignent une efficacité de conversion énergétique de 25,4 %. En plus de leurs performances, elles ont montré une résilience impressionnante, conservant plus de 95 % de leur efficacité après 1 100 heures d’utilisation continue. Fait remarquable, ces cellules ont réussi à rester stables à 85 °C, des conditions qui auraient conduit à l’échec des modèles précédents.
Anthopoulos a ajouté que les cellules solaires en pérovskite sont perçues comme une alternative économique, légère et flexible aux panneaux en silicium traditionnels, mais qu’elles ont fait face à des problèmes de stabilité à long terme. Grâce aux nouvelles ligands amidiniums, ainsi qu’aux connaissances acquises, il est désormais possible de contrôler la croissance de couches de pérovskite de haute qualité et stables, ouvrant la voie à leur utilisation à grande échelle.
L’avenir des cellules en pérovskite
Cette avancée pourrait aussi permettre d’exploiter davantage le potentiel des énergies renouvelables, notamment par l’impression des pérovskites sur des surfaces flexibles telles que des fenêtres curvilignes, de l’équipement de camping léger, et même des tissus pour vêtements. La compétition pour commercialiser les technologies en pérovskite a pris un élan impressionnant ces dernières années.
Des recherches récentes en Chine ont introduit une méthode d’imagerie électrique tridimensionnelle, capable d’observer directement la migration des porteurs de charge dans les films de pérovskite. Cela offre une carte haute résolution du comportement électrique interne, ce qui pourrait aider les chercheurs à identifier et à éliminer les défauts internes cachés, améliorant ainsi la performance générale des matériaux. Une étude détaillant ces résultats a été publiée dans la revue Science.
FAQ
Pourquoi la pérovskite est-elle considérée comme un matériau intéressant pour les cellules solaires ?
La pérovskite est appréciée pour ses propriétés légères, flexibles, et surtout pour son coût potentiel inférieur à celui du silicium, ce qui en fait une option attrayante pour l’avenir de l’énergie solaire.
Quels sont les défis majeurs auxquels les cellules solaires en pérovskite font face ?
L’un des principaux défis est la stabilité à long terme des cellules, qui peuvent se dégrader rapidement sous des conditions de chaleur et de lumière. Cela a jusqu’à présent limité leur adoption à grande échelle.
Comment la glue moléculaire améliore-t-elle la performance des cellules ?
La glue moléculaire aide à éliminer des défauts microscopiques et assure une surface lisse, ce qui réduit la perte d’énergie et aide les cellules à maintenir leur intégrité face à des températures élevées.
Quelles sont les applications potentielles des cellules solaires en pérovskite ?
Ces cellules pourraient être intégrées dans divers produits comme des fenêtres courbées, des équipements de camping, voire des textiles adaptés à des conditions énergétiques particulières.
Quel est l’impact de ces avancées sur le marché de l’énergie renouvelable ?
Ces améliorations pourraient accélérer l’adoption des technologies en pérovskite, ouvrant la voie à des solutions énergétiques plus économiques et efficaces sur le marché mondial de l’énergie durable.
