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Mise en ligne 27-05-2016

Les pérovskites, l avenir du photovoltaïque ?

Les cellules photovoltaïques évoluent lentement mais sûrement. Les chercheurs évaluent différentes solutions techniques et notamment celle consistant à utiliser des pérovskites hybrides, des matériaux à structure cristalline commune à de nombreux oxydes qui comprennent des composants organiques et inorganiques. Le plus intéressant d entre eux, CH3NH3PbI3, présente d intéressantes caractéristiques, découvertes en 2012, qui lui permet d atteindre des rendements de conversion (presque) identiques aux cellules solaires dopées à l arséniure de gallium, soit plus de 22 % (contre 25,6 % de record pour le silicium). Son efficacité serait liée à des longueurs de trajets très longues (supérieures à 50 µm) pour les porteurs de charge, permettant de multiples événements d absorption-diffusion-émission au sein du capteur solaire, comparables à un "recyclage des photons". Daniel Lincot, le directeur de l Institut de recherche et développement sur l énergie photovoltaïque, dévoile : "Les cellules réalisées par Graetzel et Snaith ont atteint, dès leur apparition en 2012, et sans optimisation, les meilleures performances parmi les technologies émergentes"

Mais, jusqu à présent, ces cellules à structure pérovskite présentaient un énorme inconvénient : une dégradation rapide et irréversible, liée à la présence de nombreux défauts et grains. Des équipes de chercheurs américains étaient déjà parvenues à améliorer la qualité cristalline du matériau en diminuant le nombre de joints de grains et en améliorant les interfaces, repoussant peu à peu la dégradation du rendement photovoltaïque à des échelles de l ordre de l heure. Il a également été noté que cette dégradation dépendait de la température (elle est nulle à 0 °C) et des conditions de polarisation de la cellule. Aujourd hui, ce phénomène est même en passe d être jugulé : en effet, des scientifiques de l Institut des sciences chimiques de Rennes et du laboratoire Foton (CNRS) associés à plusieurs équipes américaines, ont mis en évidence un mécanisme d autoréparation des cellules photovoltaïques, dans le noir.

Selon les chercheurs, l accumulation lente (pendant plusieurs heures d exposition au soleil) de charges électriques piégées dans les déformations du réseau cristallin, perturberait le flux continuel des porteurs de charges libres produites par l effet photovoltaïque. L évacuation de ces zones chargées dans le matériau permettrait de réparer rapidement les dégâts causés par les rayons solaires - en moins d une minute dans l obscurité - ce qui ouvrirait la voie à la mise au point d un démonstrateur industriel. Car en plus de la bonne mobilité des charges électriques, les cellules pérovskites présentent d autres avantages comme une bonne absorption de la lumière solaire, la possibilité de les manipuler sous forme d encre apte à être appliquée sur de grandes surfaces ou un coût de fabrication peu élevé.

Le glas du silicium ?

Daniel Lincot tempère : "Les pérovskites ont apporté un élan considérable à la communauté photovoltaïque et sont encore pleines de promesses, mais elles se heurtent également à des verrous très importants, comme leur piètre stabilité ou leur mauvaise résistance à l eau… Par ailleurs, les records sont réalisés sur des démonstrateurs de quelques mm² de surface. Il reste de nombreuses années de recherche, même si l intérêt des entreprises du secteur est déjà très fort". La prochaine étape des recherches consistera à apporter la preuve expérimentale définitive de l hypothèse avancée par les chercheurs français. Ils pourront ainsi proposer de nouvelles stratégies au niveau de l architecture des cellules afin de lever la limitation intrinsèque des pérovskites. Les premières cellules pérovskites pourraient être disponibles commercialement dès 2017. L énergie solaire aurait-elle trouvé son Graal ?

Source : BatiActu.com

 

 

 

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