Nouveau record de rendement pour une cellule tandem pérovskite/silicium pour le CEA-Liten et 3Sun, filiale de l’énergéticien italien Enel. Les deux partenaires ont en effet annoncé début septembre avoir atteint les 29,8% de rendement pour une surface active de 9 cm2, talonnant ainsi le record mondial de 30% obtenu sur un wafer complet par le leader du photovoltaïque chinois Longi. Ce type de cellule fait l’objet d’une attention croissante puisqu’elle est capable de dépasser la limite de rendement des cellules silicium située aux alentours de 29%. Et cela en combinant deux sous-cellules, une sous-cellule pérovskite et une sous-cellule silicium, pour accroître le spectre de la lumière convertie en électricité
Une tension près de 3 fois supérieure à celle d'une cellule en silicium
Pour arriver à ce record, « nous avons travaillé sur les couches de la sous-cellule pérovskite, en épaississant la couche de pérovskite et en jouant sur sa bande interdite. Nous avons aussi amélioré son optique en optimisant l’équilibre entre les deux sous-cellules, et perfectionné l’anti-reflet », explique Noella Lemaitre, ingénieure de recherche au CEA, qui résume : « C’est finalement une continuelle optimisation de petites choses qui permettent de progresser sur le rendement ». Le dernier record en date détenu par l’équipe était en effet de 26,5% depuis juillet 2023.
Le dispositif ainsi mis au point a atteint une tension en circuit ouvert (la tension maximale mesurable aux bornes de la cellule) de 1967 mV, soit bien supérieure à celle d’une cellule silicium pure qui est plutôt comprise entre 720 et 740 mV. « Nous espérons aller progressivement vers les 2V, en jouant à la fois sur la bande interdite de la couche de pérovskite, mais aussi sur la passivation de ses défauts et de l’interface entre cette couche et les autres couches de transport de charge », indique l’ingénieure.
Le défi de l'industrialisation
Les chercheurs ont par ailleurs travaillé sur une surface active de 9 cm2 (alors que la majorité des records sont obtenus sur 1 cm2), car c’est une taille qui permet de mieux appréhender les problématiques de passage à l’échelle - « le gap sera moins grand avec un wafer complet de 21 cm2», précise Noella Lemaitre.
Le défi reste maintenant de trouver des technologies de production compatibles avec l’industrialisation. « A l’heure actuelle, par exemple, nous déposons la couche de pérovskite par voie liquide, en dépôt à la tournette, qui est une technique de laboratoire. Cela demande encore beaucoup de recherche et de développement pour arriver à industrialiser le procédé, en utilisant d’autres voies de production, comme la voie sous vide, et c’est à l’heure actuelle le gros verrou pour la commercialisation de ces nouvelles cellules », conclut la spécialiste.
