Les cellules solaires de grande surface fabriquées à partir de matériaux hybrides pérovskites ont fait un pas de plus vers la commercialisation grâce à des chercheurs australiens et britanniques qui ont fabriqué les cellules avec des méthodes industrielles pour la première fois. Produites dans des conditions ambiantes à l'aide d'une technique connue sous le nom d'impression rouleau à rouleau, les cellules présentent des rendements de conversion de puissance relativement élevés allant jusqu'à 15.5 % pour les cellules individuelles de petite surface et 11 % pour celles connectées en série dans des modules de grande surface. Selon les chercheurs, les cellules seraient également peu coûteuses à produire, les coûts calculés tombant à 0.70 $ par watt une fois que la production atteindrait 1 000 000 m² par an.

Un matériau pérovskite est appelé « hybride » lorsqu’il contient à la fois des composants inorganiques et organiques. Comme tous les pérovskites, les hybrides ont la formule chimique ABX₃, mais dans ce cas A est un cation organique, tandis que B est le plomb et X peut être un iodure, un bromure ou un autre halogénure. Structurellement, ils contiennent une structure aux halogénures de plomb remplie de petits cations organiques, et ils se montrent très prometteurs pour les cellules solaires à couches minces car leurs bandes interdites réglables leur permettent d'absorber la lumière sur une large gamme de longueurs d'onde du spectre solaire.

"Nous travaillons depuis longtemps sur des cellules solaires organiques imprimées, mais le domaine des cellules solaires organiques progressait relativement lentement lorsque les cellules solaires à pérovskite sont apparues", explique Doojin Vak de l'Australie Organisation de recherche scientifique et industrielle du Commonwealth (CSIRO), qui a dirigé le projet avec des collègues du l'Université de Cambridge, Université de Monash et par Université de Nouvelle-Galles du Sud.

Pour des chercheurs comme Vak, ce qui est intéressant à propos des cellules solaires hybrides à pérovskite, c'est que leur efficacité de conversion d'énergie est, en principe, comparable à celle des matériaux de cellules solaires établis tels que le silicium, l'arséniure de gallium ou le tellurure de cadmium. Dans la pratique, cependant, les cellules solaires hybrides à pérovskite à haut rendement n’ont jusqu’à présent été démontrées qu’en laboratoire. Fabriquer des dispositifs efficaces de grande surface à partir de ces matériaux en utilisant des procédés industriels reste un défi.

Un rendement de 11% sur des panneaux de 50 cm²

Dans leurs derniers travaux, Vak et ses collègues ont montré qu'ils pouvaient produire des panneaux solaires hybrides en pérovskite avec un rendement de 11 % et une superficie allant jusqu'à 50 cm.² en utilisant l'impression rouleau à rouleau. Cette technique produit des cellules selon un processus continu qui ressemble à la façon dont les journaux sont imprimés, avec des étapes successives d'enduction, d'impression et de séchage transformant un rouleau de film à une extrémité en un rouleau rempli de produit fini à l'autre.

De nombreux processus industriels réalisent toutes ces étapes de fabrication en un seul passage. Dans ce cas, cependant, les chercheurs ont utilisé plusieurs essais pour fabriquer leurs appareils. Ils ont également remplacé les électrodes métalliques sous vide classiquement utilisées dans l'impression rouleau à rouleau par des électrodes de carbone imprimées compatibles avec les matériaux pérovskites.

Grâce à cet ajustement, l'équipe a pu fabriquer et analyser plus de 10 000 cellules solaires par jour. Cette expérience « à haut débit » a permis aux chercheurs d’identifier rapidement les valeurs optimales pour divers paramètres de traitement, ce qui a augmenté l’efficacité des dispositifs finaux.

Prototypes pour diverses applications

"Nous pensions que les cellules solaires à base de pérovskite pourraient également être entièrement imprimées comme celles à base organique et nous avons bien progressé", déclare Vak. "Le dernier obstacle consistait à éliminer les contre-électrodes sous vide et nous avons réussi à atteindre cet objectif dans ce travail."

Les chercheurs affirment que les modules qu'ils ont produits pourraient être utilisés comme prototypes pour des tests dans diverses applications. « Bien que ce ne soit pas à un niveau suffisant pour être facilement adopté dans les domaines traditionnels où l'on utiliserait normalement des technologies solaires matures comme les cellules solaires au silicium, nous avons identifié des applications. et les marchés haut de gamme sur lesquels cette technologie aura un avantage concurrentiel », déclare Vak. « Par exemple, nous avons étudié les applications spatiales et avons installé des modules solaires imprimés en pérovskite sur un satellite récemment lancé. »

Dans cette étude publiée dans Communications Nature, les plus grands modules solaires fabriqués par les chercheurs mesuraient 10 cm x 10 cm. Bien que cela soit considéré comme important dans le cadre de la recherche universitaire, il reste encore trop petit pour des applications concrètes. La prochaine étape pour les chercheurs consiste donc à étendre leur technique. "Heureusement, nous venons de terminer l'installation d'une installation d'impression de pointe pour les cellules solaires à pérovskite au CSIRO et nous pourrons faire progresser la technologie avec cette nouvelle imprimante à l'échelle pilote", explique Vak. Monde de la physique.

• Contenu propulsé par le référencement et distribution de relations publiques. Soyez amplifié aujourd'hui.
• PlatoData.Network Ai générative verticale. Autonomisez-vous. Accéder ici.
• PlatoAiStream. Intelligence Web3. Connaissance Amplifiée. Accéder ici.
• PlatonESG. Carbone, Technologie propre, Énergie, Environnement, Solaire, La gestion des déchets. Accéder ici.
• PlatoHealth. Veille biotechnologique et essais cliniques. Accéder ici.
• La source: https://physicsworld.com/a/roll-to-roll-fabricated-hybrid-perovskite-solar-cells-reach-record-efficiencies/