Une nouvelle méthode améliore l’efficacité et la longévité des cellules solaires organiques
par Robert Schreiber
Berlin, Allemagne (SPX) 10 janvier 2025
Des chercheurs de l’Université Abo Akademi en Finlande ont découvert et abordé un mécanisme de perte jusqu’alors inconnu dans les cellules solaires organiques, améliorant ainsi considérablement leur efficacité et leur durée de vie opérationnelle. Les résultats ouvrent la voie à l’amélioration des performances et de la stabilité de ces dispositifs à énergie renouvelable.
Le groupe de recherche en électronique organique de l’université Abo Akademi a collaboré avec l’équipe du professeur Chang-Qi Ma de l’institut de Suzhou pour les nanotechnologies et la nanobionique pour obtenir ces résultats. Les principaux contributeurs de l’Université Abo Akademi comprennent Ronald Osterbacka, Sebastian Wilken et Oskar Sandberg.
La recherche met en évidence un rendement exceptionnel de plus de 18% pour des cellules solaires à construction inversée d’une floor de 1 cm. De plus, ces cellules ont démontré une durée de vie report de 24 700 heures sous exposition à la lumière blanche, ce qui correspond à une durée de vie opérationnelle prévue supérieure à 16 ans.
Les photovoltaïques organiques (OPV) sont attrayants pour les purposes commerciales en raison de leurs propriétés légères et flexibles et de leur fabrication économe en énergie. Au cours des cinq dernières années, l’efficacité de conversion d’énergie des OPV a augmenté, les cellules à construction conventionnelle dépassant 20 % dans des situations de laboratoire. Cependant, les matériaux utilisés dans ces appareils se dégradent lorsqu’ils sont exposés au soleil et à l’air, limitant leur stabilité à lengthy terme.
Pour améliorer la longévité, les chercheurs préconisent d’utiliser le matériau le plus robuste pour la couche de contact supérieure. Les cellules solaires à construction inversée, ou à pincement, offrent une plus grande durabilité, mais leur efficacité est en retard par rapport à celle des conceptions conventionnelles. Cette nouvelle découverte comble cette lacune, montrant une voie claire pour améliorer à la fois les performances et la durabilité de ces cellules solaires inversées.
L’étude a identifié une zone de recombinaison étroite provoquée par le contact inférieur, généralement constitué d’oxydes métalliques comme l’oxyde de zinc, comme mécanisme de perte critique. En introduisant une superb couche de passivation de nitrate d’oxyde de silicium (SiOxNy) traitée au solvant sur le contact inférieur, les chercheurs ont éliminé la zone de recombinaison. Cette innovation a amélioré le photocourant et l’efficacité globale des cellules solaires. Les résultats suggèrent que cette approche est viable pour la manufacturing à grande échelle de cellules solaires organiques efficaces et stables.
Rapport de recherche :Cellules solaires organiques inversées avec une couche de passivation SiOxNy dérivée in situ et une efficacité de conversion d’énergie supérieure à 18 %
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