Un revêtement innovant améliore l’efficacité et réduit les coûts des cellules solaires
par Simon Mansfield
Sydney, Australie (SPX) 02 août 2024
Un revêtement de cellules solaires avec des molécules organiques uniques pourrait ouvrir la voie à des panneaux solaires plus efficaces et plus abordables. Comme le rapporte la revue Angewandte Chemie, ce revêtement améliore l’efficacité des cellules tandem monolithiques en silicium et en pérovskite tout en réduisant leur coût. Cela est attainable grâce à l’utilisation de plaquettes de silicium commonplace microstructurées industrielles.
Dans les cellules solaires, la lumière excite les électrons d’un semi-conducteur, laissant derrière eux des « trous » chargés positivement. Ces porteurs de cost sont séparés et collectés sous forme de courant. Les cellules tandem ont été développées pour exploiter plus efficacement le spectre complet de la lumière solaire et améliorer l’efficacité des cellules solaires. Elles sont composées de deux semi-conducteurs différents qui absorbent différentes longueurs d’onde de lumière.
Les principaux candidats à cette technologie sont le silicium, qui absorbe principalement la lumière rouge et proche infrarouge, et la perovskite, qui seize efficacement la lumière seen. Les cellules tandem monolithiques sont créées en superposant ces semi-conducteurs sur un assist, généralement à l’aide de plaquettes de silicium produites par le procédé de fusion de zone avec une floor polie ou nanostructurée. Cependant, ces plaquettes sont coûteuses.
Les plaquettes de silicium moins chères produites par le procédé Czochralski présentent des éléments structurels pyramidaux de l’échelle micrométrique qui améliorent la seize de lumière en raison de leur réflectivité inférieure par rapport aux surfaces lisses. Cependant, le revêtement de ces plaquettes avec de la pérovskite introduit des défauts dans le réseau cristallin, ce qui affecte les propriétés électroniques, empêche le transfert d’électrons et augmente la recombinaison électron-trou. Cela réduit à la fois l’efficacité et la stabilité.
Une équipe dirigée par le professeur Kai Yao de l’université de Nanchang, en collaboration avec Suzhou Maxwell Applied sciences, l’Institut de recherche sur les produits tubulaires CNPC (Shaanxi), l’université polytechnique de Hong Kong, l’université de technologie de Wuhan et l’université Fudan (Shanghai), a développé une stratégie de passivation de floor pour lisser ces défauts de floor. Ils utilisent un composé de thiophénéthylammonium avec un groupe trifluorométhyle (CF3-TEA) appliqué par un procédé de revêtement par pulvérisation dynamique. Cela forme une couche uniforme même sur des surfaces microtexturées.
Le revêtement CF3-TEA, en raison de sa polarité et de son énergie de liaison élevées, atténue efficacement les effets des défauts de floor, en supprimant la recombinaison non radiative et en optimisant les niveaux électroniques pour faciliter le transfert d’électrons vers la couche de seize d’électrons de la cellule solaire. Cette modification de floor permet aux cellules solaires tandem pérovskite/silicium, basées sur des plaquettes de silicium Czochralski à texture courante, d’atteindre une efficacité de près de 31 % et de maintenir une stabilité à lengthy terme.
Rapport de recherche :Ingénierie moléculaire de floor pour cellules solaires tandem pérovskite/silicium entièrement texturées
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Université de Nanchang
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