Des chercheurs des Universités de Hong Kong et de Washington ont développé une cellule photovoltaïque (PV) à pérovskite stabilisée. Cette avancée ouvre la voie vers des cellules PV à pérovskite plus résistantes face au vieillissement et plus écologiques.
Les cellules photovoltaïques les plus courantes sont à base de silicium. Les pérovskites sont beaucoup étudiées pour remplacer le silicium car leur procédé de fabrication est plus facile à mettre en œuvre et se fait dans des conditions plus douces. L’efficacité énergétique des cellules photovoltaïques à pérovskite rivalise aujourd’hui avec celles à base de silicium. Mais elles font face à un écueil de taille : leur manque de stabilité.
Les pérovskites désignent un type d’organisation de matériau. Dans le cas des cellules photovoltaïques, elles sont le plus souvent constituées de plomb et d’halogènes. Leur instabilité vient de ce qu’elles relarguent du plomb. Les chercheurs hongkongais et américains ont associé la pérovskite à un métal-organic framework (MOF), un matériau poreux composé de molécules organiques qui pontent entre des atomes métalliques (ici le zirconium).
90% de l’efficacité énergétique initiale après 1 000 heures
Le MOF permet de stabiliser la pérovskite. Dans les différentes configurations étudiées, la cellule photovoltaïque fonctionnait à plus de 90% de son efficacité énergétique initiale, même après plus de 1000 heures. Le MOF protège notamment la pérovskite de l’oxygène de l’air et de l’humidité qui pourraient accélérer sa dégradation. De plus, la molécule organique qui compose le MOF se lie aux atomes de plomb, empêchant ainsi qu’ils sortent de la cellule.
Le MOF sert aussi de couche intermédiaire entre l’électrode dans laquelle le courant va circuler et la pérovskite. Il transfère les électrons de l’un à l’autre. Ainsi, la conversion énergétique de la cellule est certifiée à 21,3%, contre un maximum de 25,2% recensé pour une cellule à pérovskite.
Cette étude signe une nouvelle étape dans le développement des cellules à pérovskites en stabilisant une cellule par un MOF tout en gardant une bonne conversion énergétique.
