Cellules solaires en tandem avec pérovskite : les nanostructures aident à bien des égards


Fin 2021, les équipes de HZB avaient présenté des cellules solaires tandem en silicium pérovskite avec une efficacité proche de 30 %. Cette valeur a été un record mondial pendant huit mois, une longue période pour ce domaine de recherche très disputé. Dans la célèbre revue Nature Nanotechnology, les scientifiques décrivent comment ils ont atteint cette valeur record avec une structuration nanooptique et des revêtements réfléchissants.

Les cellules solaires tandem en pérovskite et en silicium permettent des rendements nettement supérieurs à ceux des cellules solaires en silicium seules. Les cellules tandem de HZB ont déjà atteint plusieurs records du monde. Plus récemment, en novembre 2021, les équipes de recherche de HZB ont atteint un rendement certifié de 29,8 % avec une cellule tandem composée de pérovskite et de silicium. C’était un record du monde absolu qui est resté invaincu au sommet pendant huit mois. Il faudra attendre l’été 2022 pour qu’une équipe suisse de l’EPFL réussisse à dépasser cette valeur.

Trois équipes HZB avaient travaillé en étroite collaboration pour la cellule tandem record. Maintenant, ils présentent les détails dans Nature Nanotechnology. La revue les a également invités à rédiger une note de recherche, dans laquelle ils résument leurs travaux et donnent un aperçu des développements futurs.

Les textures améliorent les performances

« Nos compétences se complètent très bien », déclare le professeur Christiane Becker, qui a développé la cellule du record du monde avec l’équipe dirigée par le Dr Bernd Stannowski (cellule inférieure en silicium) et le professeur Dr Steve Albrecht (cellule supérieure en pérovskite) . L’équipe de Becker a introduit une structure nanooptique dans la cellule tandem : une nanotexture légèrement ondulée sur la surface du silicium. « Le plus surprenant, cette texture apporte plusieurs avantages à la fois : elle réduit les pertes par réflexion et assure une formation plus régulière du film de pérovskite », explique Becker. De plus, une couche tampon diélectrique à l’arrière du silicium réduit l’absorption parasite aux longueurs d’onde du proche infrarouge.

En conclusion, les chercheurs soutiennent que les nanotextures personnalisées peuvent aider à améliorer les matériaux semi-conducteurs perowskites à divers niveaux. Ces résultats ne sont pas seulement valables pour les cellules solaires en tandem constituées de pérovskite et de silicium, mais également pour les diodes électroluminescentes à base de pérovskite.

Source de l’histoire :

Matériel fourni par Centre Helmholtz de Berlin pour les matériaux et l’énergie. Remarque : Le contenu peut être modifié pour le style et la longueur.

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