Cellule solaire à pérovskite sur substrat en acier
Des chercheurs australiens ont augmenté l’efficacité des cellules solaires photovoltaïques en pérovskite conçues sur un substrat en acier.
Alors que de nombreuses cellules solaires à pérovskite (CSP) sont construites sur des substrats en verre rigide, la démonstration de cellules à pérovskite sur d’autres types de surfaces telles que l’acier ouvre la voie à de nouvelles applications telles que l’intégration de panneaux solaires dans les bâtiments.
Les CSP sur acier utilisent une couche intermédiaire d’oxyde d’indium-étain comme barrière contre la diffusion du fer à partir du substrat acier, et peuvent être améliorées en utilisant une couche de passivation de bromure de n-octylammonium, ce qui permet d’obtenir un rendement de conversion de l’énergie de 17,1 %.
Les cellules photovoltaïques précédentes ont offraient un rendement de 11,4 % en 2018 en utilisant une électrode supérieure transparente diélectrique/métal/diélectrique, tandis qu’en 2019, une cellule sur un substrat flexible en acier inoxydable a utilisé un empilement SiO2/Au de 200/100 nm comme couche intermédiaire entre l’acier et la cellule en pérovskite, atteignant un rendement de 3,45 %.
Au début de l’année 2022, des chercheurs néerlandais ont montré une CSP n-i-p efficace à 15,2 % sur un substrat en acier brillant plaqué Ni- et utilisant un revêtement de surface en polyamide-imide (PAI) pour modérer la rugosité de la surface de l’acier et en appliquant une couche d’oxyde d’étain de Ti/indium (ITO) comme électrode du côté du substrat.
Après ce travail, les mêmes chercheurs ont développé une cellule d’une efficacité de 16,5 % sur l’acier en utilisant la même préparation de substrat d’acier que précédemment, sauf que la polarité dans ce cas était de p-i-n au lieu de n-i-p.
La caractérisation et la simulation informatique ont montré que les cellules sans couche intermédiaire d’ITO souffrent de faibles PCE en raison de la diffusion du fer du substrat d’acier dans la cellule de pérovskite. Un dispositif avec une couche intermédiaire d’ITO de 80 nm a atteint une efficacité de 15,3 %, tandis que le dispositif de contrôle sans couche intermédiaire avait une efficacité de 6,5 %.
Une passivation supplémentaire de la surface à l’aide de bromure de n-octylammonium (n-OABr) a permis d’améliorer la qualité de l’absorbeur pérovskite jusqu’à 17,1 %, ce qui s’est traduit par une augmentation de l’intensité de la photoluminescence et de la durée de vie des porteurs.
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