{"id":25988,"date":"2022-11-25T10:00:59","date_gmt":"2022-11-25T09:00:59","guid":{"rendered":"https:\/\/www.electrosuisse.ch\/?p=25988"},"modified":"2022-11-30T17:53:10","modified_gmt":"2022-11-30T16:53:10","slug":"la-supercombinaison-la-perovskite-rencontre-la-perovskite","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.electrosuisse.ch\/fr\/la-supercombinaison-la-perovskite-rencontre-la-perovskite\/","title":{"rendered":"La supercombinaison : la p\u00e9rovskite rencontre la p\u00e9rovskite"},"content":{"rendered":"

[vc_row][vc_column][vc_column_text]Les cellules solaires tandem, qui combinent deux semi-conducteurs diff\u00e9rents \u00e0 base de p\u00e9rovskite, promettent des rendements \u00e9lev\u00e9s et peuvent \u00eatre fabriqu\u00e9es avec une tr\u00e8s faible consommation d’\u00e9nergie. En collaboration avec des partenaires de l’industrie et de la recherche, le professeur Steve Albrecht travaille \u00e0 la concr\u00e9tisation de cette vision au Helmholtz-Zentrum Berlin (HZB).<\/strong><\/p>\n

Son \u00e9quipe a r\u00e9cemment r\u00e9ussi \u00e0 fabriquer une cellule solaire tandem enti\u00e8rement en p\u00e9rovskite avec un rendement certifi\u00e9 de 27,2%. Un entretien sur les chances et les d\u00e9fis des technologies p\u00e9rovskite-p\u00e9rovskite.<\/p>\n

Avec votre \u00e9quipe, vous avez d\u00e9j\u00e0 particip\u00e9 \u00e0 plusieurs reprises \u00e0 des records mondiaux avec des cellules solaires tandem. Pourquoi les cellules solaires tandem sont-elles un sujet de recherche si passionnant ?
\n<\/strong>Steve Albrecht : Aujourd’hui d\u00e9j\u00e0, le photovolta\u00efque compte parmi les m\u00e9thodes les plus avantageuses pour produire de l’\u00e9lectricit\u00e9 de mani\u00e8re durable. La plupart des modules solaires sont \u00e0 base de silicium et atteignent un rendement d’environ 21%. Cette technologie se heurte toutefois d\u00e9j\u00e0 \u00e0 des limites physiques et seules de petites am\u00e9liorations sont encore possibles. Il en va tout autrement des cellules solaires tandem \u00e0 base de p\u00e9rovskite : la premi\u00e8re publication \u00e0 ce sujet est parue en 2015, et depuis, nous assistons \u00e0 une \u00e9volution fulgurante vers des rendements nettement sup\u00e9rieurs \u00e0 ceux du silicium.<\/p>\n

Comment une cellule solaire tandem parvient-elle \u00e0 convertir une plus grande partie de la lumi\u00e8re solaire en \u00e9nergie \u00e9lectrique ?
\n<\/strong>Une cellule solaire tandem est g\u00e9n\u00e9ralement compos\u00e9e de deux mat\u00e9riaux semi-conducteurs avec des bandes interdites diff\u00e9rentes. Le semi-conducteur avec une bande interdite plus \u00e9troite convertit essentiellement la lumi\u00e8re rouge en \u00e9nergie \u00e9lectrique, tandis que le semi-conducteur avec une bande interdite plus large peut plut\u00f4t convertir la lumi\u00e8re bleue du soleil. Le rendement augmente ainsi consid\u00e9rablement. Nous pouvons imaginer empiler plus tard non pas deux ou trois couches de semi-conducteurs, mais de nombreuses couches diff\u00e9rentes, afin d’atteindre des rendements plus \u00e9lev\u00e9s.<\/p>\n

Quel est le charme particulier d’une cellule solaire tandem compos\u00e9e de deux mat\u00e9riaux p\u00e9rovskites diff\u00e9rents ?
\n<\/strong>Les mat\u00e9riaux semi-conducteurs hybrides organiques-inorganiques de la famille des p\u00e9rovskites poss\u00e8dent des propri\u00e9t\u00e9s int\u00e9ressantes : leur bande interdite peut \u00eatre tr\u00e8s facilement influenc\u00e9e, et ce, par des modifications de la composition chimique. Nous combinons un mat\u00e9riau p\u00e9rovskite \u00e0 bande interdite \u00e9troite avec un deuxi\u00e8me mat\u00e9riau \u00e0 large bande interdite. Pour cela, nous rempla\u00e7ons par exemple partiellement l’\u00e9l\u00e9ment plomb par de l’\u00e9tain, ce qui r\u00e9duit la bande interdite \u00e0 environ 1,25 eV. Nous combinons ensuite ce mat\u00e9riau avec une couche absorbante de p\u00e9rovskite pr\u00e9sentant une bande interdite particuli\u00e8rement large d’environ 1,8 eV, qui contient \u00e0 son tour beaucoup de brome. Mais les diff\u00e9rentes p\u00e9rovskites ont aussi d’excellentes propri\u00e9t\u00e9s optiques et \u00e9lectriques, ce qui permet d’obtenir des rendements \u00e9lev\u00e9s. D’un point de vue purement th\u00e9orique, il serait m\u00eame possible d’atteindre des rendements de cellules tandem bien sup\u00e9rieurs \u00e0 40%.<\/p>\n

Pourquoi les mat\u00e9riaux \u00e0 base de p\u00e9rovskite sont-ils si bien adapt\u00e9s ?
\n<\/em><\/strong>Non seulement les propri\u00e9t\u00e9s des semi-conducteurs \u00e0 base de p\u00e9rovskite peuvent \u00eatre adapt\u00e9es \u00e0 des exigences particuli\u00e8res, mais il existe d\u00e9j\u00e0 diff\u00e9rents proc\u00e9d\u00e9s de fabrication peu co\u00fbteux et \u00e0 grande \u00e9chelle. Il est ainsi possible de produire des cellules photovolta\u00efques de n’importe quelle forme ou des modules solaires sur des supports souples. Il n’y a pratiquement pas de limites \u00e0 l’imagination. De plus, la production de modules PV avec des cellules tandem p\u00e9rovskite-p\u00e9rovskite ne co\u00fbte que tr\u00e8s peu d’\u00e9nergie. De tels modules ont donc d\u00e9j\u00e0 en soi une empreinte carbone plus faible que, par exemple, les modules solaires \u00e0 base de silicium que l’on trouve actuellement sur le march\u00e9.<\/p>\n

Comment les travaux de recherche sur les cellules solaires tandem \u00e0 base de p\u00e9rovskite ont-il commenc\u00e9 ?
\n<\/em><\/strong>Le coup d’envoi a \u00e9t\u00e9 donn\u00e9 par le projet HIPSTER, financ\u00e9 par la Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG). Le nom convient bien s\u00fbr parfaitement \u00e0 notre jeune \u00e9quipe ici \u00e0 Berlin, m\u00eame si nous l’avons compos\u00e9 \u00e0 partir de lettres utilis\u00e9es dans ce projet de recherche. D\u00e8s la premi\u00e8re phase de HIPSTER, nous avons montr\u00e9 que nous pouvions d\u00e9velopper des cellules solaires tandem tr\u00e8s efficaces. Nous y avons \u00e9galement utilis\u00e9 les monocouches auto-organis\u00e9es (self-assembled monolayers, SAM) que nous avons d\u00e9velopp\u00e9es, et qui ont permis d’atteindre des rendements \u00e9lev\u00e9s. Dans la deuxi\u00e8me phase du projet, nous voulons encore am\u00e9liorer la stabilit\u00e9 des cellules solaires tandem p\u00e9rovskite-p\u00e9rovskite. Pour cela, nous devons trouver o\u00f9 se produisent les pertes \u00e9lectriques, par exemple aux niveaux des interfaces et des mat\u00e9riaux de contact dans l’ensemble de l’empilement tandem. Au terme de ce projet fondamental, nous souhaitons augmenter consid\u00e9rablement la stabilit\u00e9 des cellules solaires tandem p\u00e9rovskite-p\u00e9rovskite gr\u00e2ce \u00e0 une meilleure compr\u00e9hension des processus de d\u00e9gradation. Nous esp\u00e9rons que ces cellules tandem atteindront des valeurs de rendement similaires \u00e0 celles des cellules tandem silicium-p\u00e9rovskite.<\/p>\n

En outre, vous participez avec votre \u00e9quipe \u00e0 un projet europ\u00e9en consacr\u00e9 aux cellules tandem p\u00e9rovskite-p\u00e9rovskite. De quoi s’agit-il ?
\n<\/em><\/strong>Nous voyons encore un peu plus grand et travaillons pour cela avec des partenaires scientifiques et industriels europ\u00e9ens. Dans le cadre du projet SuPerTandem, nous voulons d\u00e9velopper, en collaboration avec des partenaires de huit pays, une technologie photovolta\u00efque bon march\u00e9 avec une faible empreinte carbone. Les cellules tandem p\u00e9rovskite-p\u00e9rovskite, qui peuvent \u00eatre fabriqu\u00e9es sur des substrats flexibles par des proc\u00e9d\u00e9s d’impression, sont parfaites pour cela. Tr\u00e8s concr\u00e8tement, nous voulons contribuer au d\u00e9veloppement d’un module tandem p\u00e9rovskite sur 10\u00d710 cm2<\/sup> avec un rendement de plus de 30%.<\/p>\n

Jusqu’\u00e0 pr\u00e9sent, les cellules solaires en p\u00e9rovskite sont encore consid\u00e9r\u00e9es comme assez fragiles. Combien de temps fonctionneront-elles et qu’adviendra-t-il de tels modules lorsqu’ils auront fait leur temps ?
\n<\/strong>La stabilit\u00e9 \u00e0 long terme s’est d\u00e9j\u00e0 beaucoup am\u00e9lior\u00e9e. Nous visons des stabilit\u00e9s \u00e9quivalentes \u00e0 celles des modules en silicium \u00e9tablis. Plusieurs partenaires du projet travaillent \u00e9galement sur des concepts de recyclage. L’objectif est de mettre en place une \u00e9conomie circulaire ferm\u00e9e pour les modules tandem p\u00e9rovskite-p\u00e9rovskite.<\/p>\n

Quelle est la performance actuelle des cellules solaires tandem p\u00e9rovskite-p\u00e9rovskite?
\n<\/em><\/strong>Le rendement le plus \u00e9lev\u00e9 annonc\u00e9 jusqu’\u00e0 pr\u00e9sent pour les cellules solaires tandem compos\u00e9es exclusivement de p\u00e9rovskites est de 28,0%. Toutefois, aucun d\u00e9tail scientifique n’a encore \u00e9t\u00e9 publi\u00e9 \u00e0 ce sujet. Nous avons r\u00e9cemment r\u00e9ussi \u00e0 atteindre un rendement certifi\u00e9 de 27,2% avec une cellule solaire tandem p\u00e9rovskite- p\u00e9rovskite d\u00e9velopp\u00e9e par le Dr<\/sup> Fengjiu Yang, postdoc au HZB. Cette valeur est tr\u00e8s proche du record et nous avons d\u00e9j\u00e0 des id\u00e9es pour l’am\u00e9liorer encore. Nous pensons qu’avec des optimisations suppl\u00e9mentaires, des rendements de 33% sont r\u00e9alistes avec cette technologie.[\/vc_column_text][\/vc_column][\/vc_row]<\/p>\n<\/div>","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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