La révolution photovoltaïque des cellules solaires tandem, des scientifiques suisses dépassent également les 30% d'efficacité

Des essais récents à l'EPFL mettent en évidence le succès des cellules solaires tandem, qui dépassent désormais les 30 % d'efficacité, consolidant ainsi leur rôle de technologie clé pour un avenir énergétique plus durable et plus efficace.

Les cellules solaires tandem, qui représentent l'une des dernières avancées dans le domaine de l'énergie solaire, affichent des résultats exceptionnels. Contrairement aux cellules solaires traditionnelles, qui ne peuvent pas convertir toute l’énergie lumineuse en électricité, cette technologie innovante pourrait révolutionner le secteur. Des scientifiques de l'EPFL (École polytechnique fédérale de Lausanne) ont développé certains cellules solaires tandemcapable de réaliser unefficacité supérieure à 30%. Ces cellules, réalisées avec des matériaux innovants, promettent de transformer une plus grande quantité d'énergie lumineuse en électricité.

LE panneaux photovoltaïques les technologies actuelles sont capables de transformer une partie importante du spectre lumineux, notamment la lumière rouge et infrarouge du soleil. Cependant, ils sont incapables de convertir des photons de haute énergie, limitant ainsi leur efficacité. Pour augmenter le rendement, le sScientifiques de l'EPFJ'ai développé des cellules photovoltaïques a Deux couchescapable de convertir une plus grande quantité d’énergie lumineuse.

La partie supérieure, réalisée en pérovskite, bénéficie d'une large bande interdite (c'est-à-dire les longueurs d'onde de la lumière que le matériau peut absorber et convertir en énergie électrique), lui permettant d'absorber efficacement les photons de haute énergie. La couche inférieure, cependant, est en silicium et est conçue pour convertir la lumière rouge et infrarouge, grâce à sa bande interdite étroite. Il est important de noter que la couche supérieure de pérovskite des cellules est traitée avec de l'acide 2,3,4,5,6-pentafluorobenzylphosphonique (pFBPA), ce qui résout les problèmes liés au plomb et améliore à la fois l'efficacité des cellules et le remplissage. .

Le succès des cellules tandem

Après des tests menés dans des conditions d'éclairage standard, les scientifiques ont évalué l'efficacité de conversion des cellules photovoltaïques tandem. 30,9%. Ces résultats ont été certifiés par une entité dont le nom n'a pas été divulgué. Selon les scientifiques, l'acide 2,3,4,5,6-pentafluorobenzylphosphonique optimise considérablement la capacité de conversion des cellules photovoltaïques, notamment lorsqu'il est utilisé avec un substrat recouvert de SiO2-NP.

Ce substrat réduit la formation de trous d'aiguille et la résistance aux shunts. Les piqûres sont de petites imperfections qui peuvent se former lors de la fabrication des cellules et qui réduisent l'efficacité globale du panneau solaire. La résistance shunt, quant à elle, fait référence aux chemins électriques indésirables qui peuvent se former à l’intérieur de la cellule, entraînant une perte d’énergie. Le substrat SiO2-NP contribue donc à rendre le panneau plus efficace et plus fiable.

Il est intéressant de noter que la couche supérieure de la cellule photovoltaïque est composée d'un substrat contenant de l'oxyde d'étain et de l'indium, des nanoparticules de dioxyde de silicium, de la pérovskite, Buckminsterfullerène (également connu sous le nom de « footballène »), acide phosphonique, oxyde d'argent et de zinc et indium. Ces matériaux sont choisis pour leurs propriétés optiques et électriques, qui leur permettent d'absorber et de convertir un large spectre de lumière solaire en énergie électrique. La pérovskite, en particulier, est un matériau qui suscite beaucoup d’intérêt dans le domaine photovoltaïque en raison de son rendement élevé et de sa polyvalence.

Lors de la conception de leurs cellules tandem, les chercheurs ont été confrontés à plusieurs défis, notamment l'optimisation de l'efficacité de la couche inférieure. Pour convertir à la fois les photons de haute énergie et la lumière rouge et infrarouge, la couche de pérovskite doit être suffisamment perméable. Pour y parvenir, les chercheurs ont remplacé le revêtement en or traditionnellement utilisé pour les électrodes par des matériaux à base d'oxydes métalliques, conducteurs et laissant passer environ 80 % de l'énergie lumineuse.

De plus, ils ont ajusté la bande interdite de la couche inférieure pour améliorer la capacité de convertir l’énergie lumineuse en électricité. L'objectif des chercheurs était de développer une cellule photovoltaïque à haut rendement, en maintenant les phases de production industrielle existantes pour réduire les coûts.

Source: Joule /EPFL