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L’EPFL Valais solutionne le déploiement à grande échelle des cellules solaires en pérovskite

mercredi 11 mai 2022

© M.K. Nazeeruddin / EPFL

Des scientifiques de l’EPFL Valais Wallis ont trouvé un moyen de surmonter la perte de puissance et la complexité de fabrication que représente le déploiement à grande échelle des cellules solaires en pérovskite.

Des scientifiques de l'EPFL Valais Wallis ont trouvé un moyen de surmonter les problèmes de déploiement à grande échelle des pérovskites.  Ils ont mis au point une méthode solvothermique simple permettant de produire des nanoparticules rhomboédriques de dioxyde de titane monocristallin qui peuvent être utilisées pour créer un film de pérovskite.

Les pérovskites sont des matériaux hybrides à base d’halogénures métalliques et de composés organiques. Elles intéressent beaucoup le domaine de l’énergie solaire en raison de leurs capacités en tant que collecteurs de lumière associées à un faible coût de fabrication, ce qui fait d’elles les principaux candidats pour supplanter leurs homologues en silicium sur le marché. Les pérovskites offrent un vaste potentiel dans de multiples applications dont les éclairages à LED, les lasers et les photodétecteurs.

L’un des obstacles à la commercialisation des cellules photovoltaïques à pérovskites est la diminution de leur rendement de conversion de puissance et de leur stabilité opérationnelle lorsqu’elles sont déployées à grande échelle. Cela s’explique par les défauts naturels de la structure moléculaire de la pérovskite, qui interfèrent avec le flux d’électrons.  Il s’ensuit une «perte résistive», c’est-à-dire une perte de puissance due à la résistance. Par ailleurs, les processus nécessaires pour obtenir des films de pérovskite de haute qualité et de grande surface sont assez complexes.

La nouvelle structure développée par les scientifiques de l’EPFL Valais Vallis présente une quantité moindre de désaccords de réseau, faisant référence à la structure en échelle des nanoparticules de dioxyde de titane. Cela se traduit par un nombre plus faible de défauts, ce qui garantit un meilleur flux d’électrons tout au long du processus et une perte de puissance moindre.

Des modules à haut rendement avec un minimum de pertes lors de déploiement à grande échelle

Après avoir testé les nouvelles petites cellules photovoltaïques à base de nanoparticules, les scientifiques ont obtenu un rendement de conversion de puissance de 24,05% et un facteur de remplissage (une mesure de la puissance réelle disponible) de 84,7%. Les cellules conservent également environ 90% de leurs performances initiales après un fonctionnement continu de 1’400 heures.

Les scientifiques ont également fabriqué des cellules de grande surface, qui ont atteint une efficacité de 22,72 % pour une surface active de près de 24 cm2, ce qui en fait les modules les plus efficaces avec la plus faible perte d'efficacité lors d’un déploiement à grande échelle.

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