Deux interfaces, une molécule
Les cellules solaires à pérovskite perdent en efficacité et en stabilité lorsqu'elles passent des carrés de laboratoire aux modules complets. Une équipe de l'Université Jiao Tong de Shanghai, du CATL 21C Lab au Fujian Science and Technology Innovation Laboratory for Energy Devices of China, et du Shanghai Non-carbon Energy Conversion and Utilization Institute a traité deux interfaces à la fois.
Les chercheurs ont introduit l'hydroiodure d'acide 5-aminovalérique (5AVAI) comme espaceur moléculaire bifonctionnel pendant la fabrication. Son groupe carboxyle s'ancre à la monocouche auto-assemblée située sous la pérovskite, améliorant la mouillabilité de la surface et l'alignement moléculaire. Son groupe amino interagit avec la pérovskite et les couches de transport, resserrant le contact entre elles. Aucune étape de post-traitement supplémentaire n'est nécessaire.
Des chiffres sur un module de 10 cm
À mesure que la pérovskite cristallise, une partie du 5AVAI migre vers la surface supérieure, passivant les défauts et réduisant la contrainte du réseau. Grâce à cette approche in situ, l'équipe a rapporté un rendement de conversion énergétique de 22,31 pour cent, dont 21,69 pour cent certifié, sur des modules de 10 cm sur 10 cm avec une surface d'ouverture de 64 centimètres carrés, produits par enduction à fente industrielle.
Les chiffres de durabilité comptent autant que l'efficacité. Les modules ont conservé 95,6 pour cent de leur efficacité initiale après 2 000 heures de fonctionnement continu à 75 °C, l'un des meilleurs résultats rapportés pour des modules à pérovskite de grande surface.
Pourquoi la mise à l'échelle fait encore mal
Les cellules à pérovskite de petite surface dépassent désormais 27 pour cent d'efficacité, mais transférer cette performance aux tailles de modules commerciaux a été la partie difficile : enduire uniformément une grande surface est difficile, et les interconnexions entre les bandes de cellules créent des zones mortes qui ne produisent pas d'électricité.
En corrigeant la mouillabilité, le contact interfacial et la contrainte en une seule étape de fabrication, la méthode offre une voie plus simple vers la production de produits à pérovskite durables. Le déploiement à l'échelle du réseau dépendra de la manière dont ces résultats tiennent sur les lignes d'enduction industrielles.
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