Source: saudigazette.com.sa
Alors que la durabilité mondiale et les mégatendances de l'énergie propre ont un impact sur notre approche des stratégies énergétiques vers un avenir plus vert pour la planète, les technologies renouvelables telles que l'éolien et le solaire sont les principaux domaines de recherche. Dans le domaine de la technologie solaire, le domaine émergent des cellules solaires à pérovskite (PSC) a gagné en popularité au cours de la dernière décennie et demie.
Cependant, dans un domaine dominé par les cellules solaires au silicium, la technologie relativement nouvelle des cellules solaires à pérovskite doit, en plus d'offrir des rendements de conversion de puissance élevés (PCE), également répondre à deux autres exigences cruciales pour être commercialisée avec succès : la stabilité et l'évolutivité.
In a recently published Science paper titled 'Damp heat–stable perovskite solar cells with tailored-dimensionality 2D/3D heterojunctions,' KAUST researchers have reported a significant milestone through the first-ever successful photovoltaic (PV) damp-heat test of PSCs.
Le test de chaleur humide-est un test de vieillissement environnemental accéléré et rigoureux visant à déterminer la capacité des panneaux solaires à résister à une exposition prolongée à une forte pénétration d'humidité et à des températures élevées.
Le test est exécuté pendant 1 000 heure dans un environnement contrôlé à 85 % d'humidité et 85 degrés Celsius. Il est destiné à reproduire plusieurs années d'exposition à l'extérieur et à évaluer des facteurs tels que la corrosion et le délaminage.
La dureté du test est conforme aux exigences de commercialisation de la technologie photovoltaïque (PV) qui doit couvrir 25 à 30 ans de garantie pour les modules conventionnels en silicium cristallin-. Pour réussir le test, la cellule solaire doit maintenir 95 % de ses performances initiales.
Led by first author Randi Azmi, a postdoctoral fellow in Stefaan De Wolf's KAUST Photovoltaics Laboratory, their research had to overcome an enduring weakness in encapsulated PSCs to prevent packaging leakage.
Cette vulnérabilité des films de pérovskite 3D est ce qui permet l'infiltration indésirable d'agents atmosphériques et offre une résistance limitée à la chaleur. La solution trouvée par les chercheurs de KAUST est l'ingénierie et l'introduction de couches de passivation de pérovskite 2D-pour améliorer simultanément les efficacités de conversion de puissance et la durée de vie des PSC.
Stability is essential because perovskites are sensitive. Employed through a thin-film coating process, they're basically a salt — so perovskite solar cells are highly affected by the presence of humidity.
The specificity of perovskites is that it's a thin-film technology. As is the case with conventional solar cells, two contacts made of specific types of materials are still required. One will collect electrons and the other's function is to collect positively charged 'holes' — which represent the absence of electrons.
Mais, contrairement aux tranches de silicium, les pérovskites peuvent être déposées directement sur un substrat en verre, à l'aide d'une solution précurseur. La solution est faite avec un solvant qui se cristallise à l'état solide.
L'un des avantages significatifs est que les matériaux précurseurs peuvent être fabriqués sans avoir besoin d'installations coûteuses et d'environnements à forte intensité énergétique-de plus de 1,000 degré, ce qui est typique pour les semi-conducteurs plus traditionnels tels que le silicium.
"It's a very simple way to make solar cells. Also, while the optoelectronic properties are not unique, they are excellent. They're on-par with very high-quality traditional semiconductors. That's quite remarkable," explained Professor De Wolf .
By altering the composition, it's also possible to tune the spectral sensitivity across the solar light spectrum from UV up to infrared. This is quite attractive for specific applications.
Le défi restant, après les performances et la stabilité, est la mise à l'échelle. La plupart des applications de cellules solaires se concentrent sur les secteurs-utilitaires et les panneaux de toit. Bien que ce dernier ne soit pas prédominant en Arabie saoudite, les grands projets poursuivis dans le Royaume incluent de grands champs photovoltaïques dans le désert.
"The market is silicon-based, and it will be silicon-based for the next 20 years at least," said De Wolf.
So the KAUST Photovoltaics Lab is mainly focused on improving the performance of perovskite solar cells to advance more efficient "tandem" solutions pairing both traditional silicon and perovskites, where the current findings will aid much in increasing the reliability of such perovskite/silicon tandem solar cells.
