Cellules solaires à pérovskite sur verre : une autre raison pour laquelle les combustibles fossiles sont grillés

De nouvelles cellules solaires à pérovskite à faible coût et à haut rendement arrivent sur le marché, juste à temps pour profiter des crédits d'impôt prévus par la loi sur la réduction de l'inflation.

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Les cellules solaires à pérovskite séduisent les innovateurs photovoltaïques depuis le début du 21e siècle. La promesse de la pérovskite d'une plus grande puissance à moindre coût aidera à éliminer les combustibles fossiles du tableau, mais faire en sorte que ce matériau capricieux se comporte est un défi de niveau supérieur. Néanmoins, des solutions commencent à émerger, et l’une d’entre elles fait appel à un matériau éprouvé depuis des siècles : le verre.

Pour ceux d’entre vous qui découvrent le sujet, la pérovskite (CaTiO3) est un minéral naturel d’oxyde de titane et de calcium, identifié pour la première fois au 19e siècle. Il a existé au XXe siècle jusqu'à ce que les chercheurs apprennent à reproduire sa structure en laboratoire, produisant ainsi des cellules solaires synthétiques à base de pérovksite à un coût relativement faible (plus de détails sur CleanTechnica ici).

Lorsqu'ils sont disposés dans une solution, les matériaux solaires pérovskites se prêtent à des processus de fabrication à faible coût. Ils peuvent être peints, imprimés, pulvérisés ou projetés sous forme d’un film mince sur différentes surfaces, y compris les surfaces flexibles.

"En plus d'être relativement peu coûteux, le facteur cultivé en laboratoire peut aider à contourner les problèmes de la chaîne d'approvisionnement en silicium", avons-nous noté plus tôt cette année. « Les cellules solaires à pérovskite se prêtent à des processus de fabrication à faible coût, à débit rapide et à volume élevé. Ils sont également fins, flexibles et légers, ce qui signifie qu’ils peuvent être utilisés dans bien plus d’applications que ne le permet la technologie du silicium.

"Les matériaux pérovskites offrent une excellente absorption de la lumière, une mobilité des porteurs de charge et une durée de vie excellentes, ce qui se traduit par des efficacités élevées des appareils avec des opportunités de réaliser une technologie à faible coût et évolutive pour l'industrie", explique le Laboratoire national des énergies renouvelables, qui fait partie du réseau tentaculaire du ministère de l'Énergie. des institutions de recherche.

Cela semble génial, sauf que les pérovskites synthétiques se dégradent à l’air libre. Cependant, la science aime les défis et diverses solutions ont rapidement émergé.

Une solution typique consiste à doper les pérovskites avec du plomb, ce qui pose encore un autre défi, à savoir comment maintenir le plomb hors de l'environnement en cas de dommages ou d'incidents lors du traitement en fin de vie. Parmi les solutions figurent des revêtements absorbant le plomb et auto-cicatrisants. Des additifs empêchant la cellule solaire de se dissoudre dans l’eau sont également en cours de développement.

Une cellule solaire entièrement pérovskite pourrait être en préparation un jour. Entre-temps, des solutions à court terme émergent, associant des pérovskites en tandem avec des cellules solaires en silicium pour améliorer l'efficacité.

Comme l’a décrit la startup pérovskite Caelux, l’objectif de l’industrie pour les cellules solaires tandem pérovskites disponibles dans le commerce est un minimum de 30 % d’efficacité de conversion solaire. Caelux semble confiant dans sa capacité à atteindre cet objectif avec sa formule pour le verre à revêtement pérovskite.

« Les technologies exclusives de Caelux améliorent les performances de tout nouveau module en silicium cristallin, rendant l'énergie solaire plus puissante et plus rentable », explique la société. « Son produit phare, Caelux™ One, est un produit innovant qui s'intègre parfaitement aux processus de fabrication de modules photovoltaïques existants. »

Si vous avez entendu parler des nouveaux modules en silicium, c'est important. Les performances de la cellule solaire tandem améliorée par Caelux peuvent tirer parti des dernières améliorations de l'efficacité de conversion solaire de la technologie du silicium pour améliorer les performances globales du module solaire.

Une bonne question à se poser est de savoir si une couche de matériau pérovskite sur le verre interfère avec l’efficacité de conversion de la couche de silicium. C’est le cas, mais le jus supplémentaire de la couche de pérovskite fait la différence et plus encore.

L'année dernière, le cabinet de conseil ReThink Energy a pris l'exemple d'une cellule en silicium efficace à 22 %. Son rendement de conversion chute à 10 % avec le verre à revêtement pérovskite, mais le total s'élève à 27,5 %. La différence de 5,5 % aura un impact significatif sur la production d’un panneau solaire tout au long de sa durée de vie.