Plaques verticales rend le photovoltaïque plus résistante

Des chercheurs de l'Université de Lund ont franchi une étape importante vers l'avenir de l'énergie photovoltaïque avec un matériau qui s’autoguide comme une surface hydrophobe.

Les panneaux solaires d’aujourd’hui sont presque exclusivement basés sur silicium. C’est un matériau abondant et peu cher mais le processus pour former les monocristaux nécessaires est énergivore et très cher. C’est pourquoi la recherche pour trouver autres matériaux photovoltaïque est intense.

Une candidate qui actuellement attire beaucoup d’intérêt est un groupe appelé pérovskites. À l’origine pérovskite est le nom d’un type de cristal avec la composition CaTiO₃, découvert dans les années 1800. Mais, dans le contexte photovoltaïque, le nom fait référence aux des matériaux de la même structure cristalline cubique. La composition le plus courant comme matériau photovoltaïques est méthylammonium, (H₃C – NH₃), dopé par plomb et iode.

Malgré que la recherche dans le domaine est très récente le rendement photovoltaïque des pérovskites a dans 4 à 5 ans bondi de ne presque rien à plus de 22%. C’est sur le même niveau que le silicium, (26%). Aucune autre matériau photovoltaïque n’a jamais progressé si vite.

Un des problèmes avec pérovskites est que les cristaux se dissous en contact avec l'eau. Même l'humidité ordinaire affecte la capacité du matériau en seulement quelques heures ou même minutes.

Il semble que les chercheurs maintenant sont sur une piste envisageable à la solution de ce problème. Des petites plaques, mince d'environ 1 nanomètre, ont été produit dans le laboratoire. Puis, les chercheurs ont réussi à le mettre comme une couche hydrophobe sur la pérovskite. De plus, ils ont réussi à orienter les plaques de sorte qu’elles conduisent des électrons. Le résultat est une cellule photovoltaïque stable avec un rendement de 10%.

Parce que les plaques de pérovskites sont si minces il faut les mettre les unes sur les autres pour obtenir suffisamment bonne absorption du rayonnement solaire. Le problème est que les surfaces hydrophobes normalement ne permettent pas les électrons à se déplacer librement.

Les chercheurs testaient deux types de surfaces hydrophobes. Ils s’attendaient qu’une des variantes produise le meilleur résultat mais le résultat a été le contraire. Ce fait a surpris les chercheurs, qui alors ont  commencé des nouvelles expérimentations pour comprendre pourquoi.

Aidé par un laser ils ont vu que les plaques se auto-organisent verticalement au lieu de horizontalement. C’est aussi à cause de cette structure qu’elles laissent les électrons passé sans trop de résistance.

Donné que ce résultat a été obtenu après seulement 1 ans de recherche. Les chercheurs sont déterminés de poursuivre le développement avec le but d’augmenter le rendement.
Source : Advanced Energy Materials

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