Nouveaux records du monde pour les cellules photovoltaïques tandem pérovskite-silicium

Double record du monde

« Nous avons franchi un cap psychologique », déclare Christophe Ballif, directeur du PV-Lab de l’EPFL et du Sustainable Energy Center (SE-Center) du CSEM. « Nous avons validé expérimentalement le potentiel de haut rendement des tandems pérovskite-silicium. La barre de 30 % d’efficacité avait déjà été franchie avec d’autres matériaux, à savoir les semiconducteurs III-V utilisés dans des cellules à deux ou trois jonctions. Toutefois, ces matériaux et leurs procédés de fabrication sont trop onéreux pour favoriser la transition énergétique. En effet, ces dispositifs sont mille fois plus coûteux que les cellules photovoltaïques au silicium. Nos résultats sont les premiers à montrer que la barre des 30 % peut être franchie avec des matériaux et procédés potentiellement bon marché, ce qui devrait ouvrir de nouvelles perspectives d’avenir au photovoltaïque », s’enthousiasme Christophe Ballif. 

Les chercheuses et chercheurs de Neuchâtel ont réussi à améliorer le rendement de deux types de tandems pérovskite-silicium. Dans un premier temps, ils ont adapté les matériaux et les techniques de fabrication afin de déposer des couches de pérovskite de haute qualité sur des cellules en silicium planes. Ils ont atteint un rendement de conversion de 30,93 % pour une cellule de 1 cm2. Dans un deuxième temps, grâce à une nouvelle version d’un procédé hybride de déposition combinant phase vapeur et une solution liquide compatible avec les surfaces texturées du silicium, ils ont réalisé une cellule atteignant un rendement de conversion de 31,25 % (toujours sur 1 cm2). Ces résultats constituent deux nouveaux records du monde : l’un pour l’architecture planaire et l’autre pour l’architecture texturée. La deuxième approche fournit un courant plus élevé et est compatible avec la structure des cellules photovoltaïques industrielles en silicium utilisées actuellement. Le précédent record de conversion de rendement pour des cellules photovoltaïques en tandem pérovskite-silicium a été établi en 2021 par une équipe du Helmholtz Zentrum de Berlin, laquelle avait atteint 29,8 %. Les nouveaux records de l’EPFL et du CSEM ont été homologués aux États-Unis de manière indépendante par le National Renewable Energy Laboratory (NREL).