Recherche : innovation sur les cellules solaires pérovskites

Après une thèse innovante sur  l’optimisation de cellules solaires pérovskites aux rendements exceptionnels, l’équipe GUIDE du LEPMI poursuit ses recherches.

Différents types de technologies solaires sont disponibles industriellement, et les tentatives de recherche et développement pour améliorer leur potentiel se développent.

Alors qu’un certain nombre de matériaux aux rendements divers peuvent réaliser la conversion de l’énergie solaire photovoltaïque, aucun matériau en particulier n’est jusqu’à présent suffisamment bon marché pour concurrencer l’électricité produite à grande échelle par des combustibles fossiles.

Les cellules à base de silicium sont les plus commercialisées avec des rendements de conversion solaire élevés.

Un nouveau matériau actif appelé pérovskite, a émergé dans la communauté solaire.

Ce matériau essentiellement à base de plomb, de carbone et d’iode se distingue par ses performances photovoltaïques exceptionnelles.
Avec un coût nettement inférieur à celui des cellules solaires au silicium, les cellules solaires à pérovskite sont considérées aujourd’hui comme l’avenir de la technologie photovoltaïque.

L’énorme potentiel des cellules solaires à pérovskite réside dans l’augmentation de leur efficacité, passant de 3,8% à 25,2% en une décennie. Des résultats qui ne cessent d’augmenter à ce jour.

Le principal frein au développement industriel de cette technologie est son procédé de fabrication qui s’effectue actuellement uniquement par spin-coating sous atmosphère inerte (en « boite à gants »).

Une thèse innovante

L’ensemble des atouts de cette nouvelle génération de cellules solaires a convaincu l’équipe Genèse et Usage d’Interfaces Durables pour l’Energie (GUIDE) du Laboratoire d’Electrochimie et Physicochimie des Matériaux et des Interfaces (LEPMI) de s’engager dans cette thématique en lançant plusieurs travaux de recherches depuis 2016.

Plus récemment, des travaux ont été menés pour le développement d’une nouvelle méthode de dépôt des couches pérovskites. Pendant 3 ans, Mirella Al-Katrib doctorante, encadrée par Emilie Planes et Lara Perrin, toutes les deux maîtres de conférences dans l’équipe, a étudié en détail, la méthode d’électrodéposition des couches de pérovskite.

Avec seulement 18 publications sur le sujet au niveau international, tout était à faire.
Après l’exploration de nouvelles pistes scientifiques, de nombreuses manipulations au sein du laboratoire, une nouvelle méthode de dépôt des couches pérovskites sous atmosphère ambiante et respectueuse de l’environnement a été développée. Les résultats obtenus sont clairement encourageants.

Les meilleures cellules obtenues ont des rendements de l’ordre de 10% avec une excellente stabilité. 3 articles ont déjà été publiés dans d’excellents journaux de la communauté et 7 conférences dont 4 à l’international ont été données.

De nouveaux travaux seront lancés pour le développement de couches pérovskites moins toxiques (avec peu ou sans plomb) par cette nouvelle méthode de dépôt.

Les perspectives suite à ces travaux de thèse sont immenses pour garantir une technologie photovoltaïque propre et verte.

Lire les publications

• A way to reach 10% efficiency with carbon based electrodeposited mixed perovskite solar cellsMirella Al Katrib, Lara Perrin, Emilie Planes
  Solar RRL, Wiley, In press, ⟨10.1002/solr.202200777⟩

• Effect of Chlorine Addition on the Performance and Stability of Electrodeposited Mixed Perovskite Solar CellsMirella Al Katrib, Emilie Planes, Lara Perrin
  Chemistry of Materials, American Chemical Society, 2022, 34 (5), pp.2218-2230. ⟨10.1021/acs.chemmater.1c04021⟩

• Optimizing Perovskite Solar Cell Architecture in Multistep Routes Including ElectrodepositionMirella Al Katrib, Lara Perrin, Emilie Planes
  ACS Applied Energy Materials, ACS, 2022, pp.acsaem.1c04063. ⟨10.1021/acsaem.1c04063⟩