Stabilité à long terme des cellules solaires en pérovskite : un grand pas en avant
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Les cellules solaires à pérovskite sont peu coûteuses à produire et génèrent une grande quantité d'énergie électrique par surface. Cependant, elles ne sont pas encore assez stables et perdent leur efficacité plus rapidement que la norme du marché du silicium. Aujourd'hui, une équipe internationale dirigée par le professeur Antonio Abate a considérablement accru leur stabilité en appliquant un nouveau revêtement à l'interface entre la surface de la pérovskite et la couche de contact supérieure. Cela a même permis d'augmenter le rendement à près de 27 %, ce qui correspond à l'état de l'art. Après 1 200 heures de fonctionnement continu sous un éclairage standard, aucune baisse d'efficacité n'a été observée. L'étude, à laquelle ont participé des équipes de recherche de Chine, d'Italie, de Suisse et d'Allemagne, a été publiée dans Nature Photonics.
Un composé fluoré entre la pérovskite et la couche de contact buckyball (C60) forme un film presque monomoléculaire qui agit comme une barrière de protection chimique et augmente la stabilité de la cellule.
Guixiang Li/Nature Photonics 2025
Nous avons utilisé un composé fluoré qui peut glisser entre la pérovskite et la couche de contact buckyball (C60), formant un film monomoléculaire presque compact", explique Abate. Cette couche moléculaire de type téflon isole chimiquement la couche de pérovskite de la couche de contact, ce qui réduit les défauts et les pertes. En outre, la couche intermédiaire augmente la stabilité structurelle des deux couches adjacentes, en particulier la couche de C60, la rendant plus uniforme et plus compacte. C'est en fait comme l'effet Téflon", explique M. Abate. La couche intermédiaire forme une barrière chimique qui empêche les défauts tout en permettant le contact électrique.
Une grande partie de la recherche expérimentale a été menée par le premier auteur, Guixiang Li, alors qu'il était doctorant dans l'équipe d'Abate. Guixiang Li est aujourd'hui professeur à l'université du Sud-Est à Nanjing, en Chine, et poursuit la collaboration. Des équipes de l'École polytechnique fédérale de Lausanne (EPFL) et de l'Imperial College London ont également participé à l'étude.
Efficacité élevée et stabilité
Grâce à cette approche, les cellules solaires en pérovskite peuvent atteindre un rendement de 27 % à l'échelle du laboratoire, ce qui est légèrement supérieur au rendement de 26 % obtenu sans la couche intermédiaire. L'augmentation de la stabilité est énorme : même après 1 200 heures d'illumination continue par un "soleil standard", ce rendement élevé ne diminue pas. 1 200 heures correspondent à une année d'utilisation en extérieur", souligne M. Abate. Dans la cellule de comparaison dépourvue de la "couche de téflon", l'efficacité a chuté de 20 % après seulement 300 heures. Le revêtement offre également une stabilité thermique exceptionnelle lorsqu'il est vieilli pendant 1 800 heures à 85 °C et testé pendant 200 cycles entre -40 °C et +85 °C. Les cellules solaires pérovskites présentées ici ont une structure inversée (p-i-n), qui se prête particulièrement bien à une utilisation en tandem, par exemple en combinaison avec des cellules au silicium.
L'idée a germé pendant des années
"L'idée d'utiliser des molécules semblables au Téflon pour former un film intermédiaire me trottait dans la tête depuis mon stage postdoctoral dans le laboratoire d'Henry Snaith, qui a mené des recherches pionnières sur les matériaux pérovskites. À l'époque, en 2014, l'efficacité n'était que de 15 % et diminuait considérablement en quelques heures. Nous avons fait d'énormes progrès", déclare M. Abate. Ces résultats ouvrent la voie à la prochaine génération de dispositifs optoélectroniques très efficaces et très stables à base de pérovskite.
Note: Cet article a été traduit à l'aide d'un système informatique sans intervention humaine. LUMITOS propose ces traductions automatiques pour présenter un plus large éventail d'actualités. Comme cet article a été traduit avec traduction automatique, il est possible qu'il contienne des erreurs de vocabulaire, de syntaxe ou de grammaire. L'article original dans Anglais peut être trouvé ici.
Publication originale
Guixiang Li, Zuhong Zhang, Benjamin Agyei-Tuffour, Luyan Wu, Thomas W. Gries, Karunanantharajah Prashanthan, Artem Musiienko, Jinzhao Li, Rui Zhu, Lucy J. F. Hart, Luyao Wang, Zhe Li, Bo Hou, Michele Saba, Piers R. F. Barnes, Jenny Nelson, Paul J. Dyson, Mohammad Khaja Nazeeruddin, Meng Li, Antonio Abate; "Stabilizing high-efficiency perovskite solar cells via strategic interfacial contact engineering"; Nature Photonics, 2025-11-7
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