Les scientifiques développent une stratégie pour améliorer les performances des cellules solaires flexibles en tandem
Des scientifiques chinois ont trouvé un moyen de rendre les cellules solaires flexibles en tandem plus efficaces et plus durables en améliorant l'adhérence des couches supérieures aux couches inférieures de la cellule.
Cellules solaires tandem flexibles en pérovskite/CIGS développées en utilisant l'approche de l'ensemencement anti-solvant.
Image by NIMTE
Le séléniure de cuivre, d'indium et de gallium (CIGS) est un semi-conducteur commercial connu pour sa remarquable bande interdite ajustable, sa forte absorption de la lumière, sa sensibilité à basse température et sa stabilité opérationnelle supérieure, ce qui en fait un candidat prometteur pour l'utilisation de la cellule inférieure dans les cellules solaires tandem de la prochaine génération.
La cellule solaire tandem flexible pérovskite/CIGS combine une couche supérieure de pérovskite - un matériau qui convertit efficacement la lumière du soleil en électricité - avec une couche inférieure de CIGS. Cette cellule tandem présente donc un grand potentiel pour des applications légères et à haut rendement dans le domaine photovoltaïque. Cependant, la surface rugueuse du CIGS rend difficile la production de cellules supérieures en pérovskite de haute qualité, ce qui limite les perspectives commerciales de ces cellules tandem.
Dans une étude publiée dans Nature EnergyYE Jichun de l'Institut de technologie et d'ingénierie des matériaux de Ningbo (NIMTE) de l'Académie chinoise des sciences a mis au point une stratégie innovante d'ensemencement anti-solvant pour améliorer les performances des cellules supérieures en pérovskite sur les surfaces rugueuses.
Les scientifiques ont séparé les processus d'adsorption et de dissolution de la monocouche auto-assemblée (SAM) tout en intégrant simultanément l'ensemencement de la pérovskite. Ils ont utilisé un solvant à haute polarité pour empêcher le regroupement de la SAM pendant la dissolution, tandis qu'un solvant à faible polarité a agi comme un antisolvant pour promouvoir la formation d'une SAM dense pendant l'adsorption. En outre, une couche d'ensemencement pré-mélangée a amélioré la mouillabilité et la cristallinité de la pérovskite, garantissant une forte adhésion au substrat.
Grâce à ces innovations, l'équipe a fabriqué une cellule solaire tandem pérovskite/CIGS monolithique flexible de 1,09 cm². Face à ses homologues rigides, le dispositif a atteint un rendement stabilisé impressionnant de 24,6 % (certifié à 23,8 %), l'une des valeurs les plus élevées rapportées à ce jour pour les cellules solaires flexibles à couches minces.
Après 320 heures de fonctionnement et 3 000 cycles de flexion à un rayon de 1 cm, le dispositif a conservé plus de 90 % de son efficacité initiale, ce qui témoigne d'une durabilité mécanique et d'une stabilité à long terme exceptionnelles.
Cette réalisation ouvre la voie à la mise au point de cellules solaires tandem souples, rentables et très performantes, et fait progresser l'application commerciale de la technologie des cellules solaires tandem.
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Publication originale
Zhiqin Ying, Shiqian Su, Xin Li, Guoxin Chen, Chongyan Lian, Dikai Lu, Meili Zhang, Xuchao Guo, Hao Tian, Yihan Sun, Linhui Liu, Chuanxiao Xiao, Yuheng Zeng, Chao Zhang, Xi Yang, Jichun Ye; "Antisolvent seeding of self-assembled monolayers for flexible monolithic perovskite/Cu(In,Ga)Se2 tandem solar cells"; Nature Energy, 2025-4-18
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