Photovoltaïque : voici les cellules solaires ultra fines en pérovskite qui atteignent 27% de rendement (grâce au résonateur)

Une équipe de scientifiques a conçu une cellule solaire ultra-fine à pérovskite, exploitant un résonateur Gires-Tournois : avec un rendement théorique de 27%, cette technologie promet une réduction des coûts, une durabilité améliorée et des performances révolutionnaires.

Une équipe de scientifiques deUniversité de l'Académie chinoise des sciences développé une cellule solaire à pérovskite ultra fine, intégrant un résonateur Gires-Tournois pour révolutionner l'absorption de la lumière. Cette approche pourrait non seulement améliorer l'efficacité énergétique, mais également réduire les coûts et l'impact environnemental liés aux matériaux utilisés.

Le secret de conception : les résonateurs Gires-Tournois

Les résonateurs Gires-Tournois, dispositifs optiques avancés conçus pour créer des ondes stationnaires et des dispersions chromatiques, ont trouvé une nouvelle application dans les cellules solaires. Souvent utilisés pour la compression d'impulsions optiques, ces instruments ont été intégrés dans une configuration simple mais ingénieuse, comme l'expliquent les scientifiques eux-mêmes :

Nous avons choisi de combiner un rétroviseur argenté avec une structure optique tout aussi simple. Cette conception optimise la capture et l’absorption de la lumière, améliorant considérablement son efficacité globale.

Le travail de l'équipe s'est concentré sur le choix des matériaux et la définition précise de l'épaisseur de chaque couche. Nous avons effectué une série de simulations pour sélectionner l'argent comme matériau idéal pour le miroir réfléchissant.

La structure cellulaire présente une stratification très sophistiquée :

• 10 nm d'oxyde de zinc (ZnO) comme couche de transport d'électrons (ETL),
• 45 nm de couche absorbante de pérovskite,
• 5 nm d'oxyde de nickel (NiOx) comme couche de transport de trous (HTL),
• 60 nm de rétroviseur en argent.

Cette configuration a démontré une absorption moyenne de la lumière de 85 %, avec une augmentation significative de la plage de longueurs d'onde entre 400 et 800 nm. Cette augmentation est rendue possible grâce aux effets d'interférence entre la couche de pérovskite et la backlayer métallique.

Les simulations optiques et les tests réalisés avec le logiciel SCAPS démontrent que cette cellule ultra-mince peut atteindre un rendement de conversion photoélectrique de 26 % », explique Dai. « Dans des conditions optimales, l'efficacité pourrait atteindre 27 %.

En plus d'une efficacité exceptionnelle, la conception présente des avantages environnementaux significatifs. En utilisant une couche ultra-fine de pérovskite, la consommation de matériaux est considérablement réduite, ce qui réduit les coûts et la quantité de plomb utilisée dans le dispositif, comme le soulignent les chercheurs :

L’utilisation d’une couche absorbante aussi fine réduit considérablement les coûts des matériaux et diminue la teneur en plomb du dispositif, ce qui est crucial pour améliorer la durabilité.

Cependant, pour reproduire cette performance à l’échelle commerciale, il sera nécessaire d’adopter des techniques avancées telles que le dépôt sous vide. L'étude, intitulée « Cellule solaire ultra-mince à pérovskite basée sur une configuration de résonateur Gires-Tournois avec un rendement théorique de 27 % », a été récemment publiée dans la revue scientifique. Énergie solaire.

Source: Énergie solaire