L'avenir du photovoltaïque est là : cette cellule solaire tandem bat le record avec 30 % d'efficacité

Une nouvelle technologie promet de transformer le secteur photovoltaïque, avec des cellules solaires tandem pérovskite-silicium capables d'atteindre une efficacité jamais vue auparavant

Réduire les coûts de l’énergie solaire et augmenter l’efficacité des panneaux sont la voie vers un avenir durable. Et cette fois, l’innovation vient de Chine. Les scientifiques deUniversité polytechnique du nord-ouest de Xi'andans la province du Shaanxi, ont dévoilé une avancée Cellule solaire tandem pérovskite-siliciumpubliant les résultats dans la prestigieuse revue Journal de chimie énergétique. Leur création ? Une cellule semi-transparente à quatre bornes avec une couche protectrice innovante d'oxyde d'indium (In2O3).

Ce qui rend cette découverte si révolutionnaire n’est pas seulement son efficacité, mais aussi le processus de fabrication. Pour créer la couche d’oxyde d’indium, les chercheurs ont adopté une méthode peu coûteuse et sans solvant, donc plus durable et compatible avec une production à grande échelle. Cette couche sert de protection à l'élément clé du dispositif : l'absorbeur pérovskite et la couche de transport d'électrons, qui pourraient être endommagés lors du dépôt des électrodes transparentes.

Comme il l'explique Li Canauteur principal de l'étude :

Les propriétés optiques et électriques du film In2O3 dépendent fortement de la vitesse de dépôt. En l'augmentant trop, vous risquez d'obtenir un matériau riche en indium, avec une transmission médiocre et une perte d'absorption élevée. Mais en l'optimisant, nous avons atteint un équilibre parfait, avec un film hautement transparent et protecteur.

Performance record : une efficacité jamais vue auparavant

La structure de la cellule est étudiée en détail. Le dispositif pérovskite supérieur comprend un substrat en oxyde de nickel et un capuchon protecteur en bathocuproïnedes éléments qui améliorent la stabilité et l’efficacité. Lors de tests en laboratoire, cette cellule a atteint un rendement de conversion maximal de 20,20 %, déjà remarquable pour un système innovant.

Mais c'est en combinant cette cellule avec une cellule au silicium de qualité inférieure que les chercheurs ont fait le saut en termes de qualité : le dispositif tandem a atteint une performance record de 30,04%se classant parmi les meilleures technologies jamais créées dans le secteur.

Ces dernières années, le secteur photovoltaïque a connu de nombreuses avancées significatives, avec plusieurs records d'efficacité atteints grâce aux innovations technologiques. Par exemple, la société chinoise LONGi a annoncé avoir atteint un rendement de 33,9 % avec des cellules solaires tandem silicium-pérovskite. Ce résultat a dépassé pour la première fois la limite d'efficacité théorique de Shockley-Queisser de 33,7 % pour les cellules solaires à jonction unique, ouvrant ainsi de nouvelles perspectives d'efficacité et de productivité dans l'énergie solaire.

Aussi Oxford PVen collaboration avec l'Institut Fraunhofer, a annoncé avoir atteint un rendement de conversion de 25 % pour ses panneaux solaires. Ceci a été réalisé grâce à l’utilisation de cellules solaires tandem pérovskite sur silicium, marquant un pas en avant dans la révolution de l’énergie solaire.

Stabilité et durabilité : la voie vers la commercialisation

Ce n'est pas seulement une question de chiffres. Un autre point fort de cette technologie est son stabilité dans le temps. Après plus de 420 heures d’exposition continue à une source lumineuse, le dispositif tandem a conservé 80 % de ses performances initiales. Un résultat qui ouvre les portes d’une future application commerciale.

Comme le conclut Li Can :

Cette technologie représente une étape fondamentale pour accélérer la diffusion à grande échelle des panneaux photovoltaïques en pérovskite. Nous avons montré qu'il est possible d'améliorer les performances sans compromettre la durabilité.

L’efficacité des panneaux solaires est une clé fondamentale pour rendre les énergies renouvelables compétitives par rapport aux combustibles fossiles. Si les cellules tandem pérovskite-silicium tiennent leurs promesses, nous pourrions bientôt assister à une réduction significative des coûts et à une large diffusion de cette technologie.

Source: Sciencedirect