Avec la hausse continue de l’absorption de cellules solaires, les consommateurs cherchent maintenant des moyens moins envahissants pour les intégrer dans les bâtiments et les véhicules. Les cellules transparentes ou semi-transparentes offrent une plus grande flexibilité et un plus grand attrait visuel que les cellules solaires classiques en silicium opaque, mais leur coût relativement élevé et leurs faibles efficacités ont eu pour conséquence leur lente adoption. Pour remédier à cela, des chercheurs travaillant à l’Université polytechnique de Hong Kong (PolyU) ont créé des cellules en perovskite efficaces, à faible coût et semi-transparentes avec des électrodes en graphène.
La 1ère génération de cellules solaires en silicium ont été le pilier de la conversion énergétique photovoltaïque (PV) pendant de nombreuses années en raison de leur grande stabilité et d’une conversion efficace de l’énergie, mais leur opacité et les coûts signifient que des alternatives sont maintenant activement recherchées pour des applications dans les bâtiments et les véhicules modernes. Les PV en couches minces (cellules solaires de deuxième génération) sont légères et souples, mais elles sont coûteuses parce qu’elles sont créés à partir de matériaux rares en utilisant des structures complexes qui nécessitent des procédés de production à haute température.
Maintenant, en utilisant des matériaux tels que du perovskite en film mince, la 3è génération de cellules solaires est actuellement développée pour une utilisation commerciale dans un avenir pas trop lointain avec la promesse d’une plus grande efficacité de conversion d’énergie, des procédés de fabrication simples, et à moindre coût.
Dans cette veine, les chercheurs de la PolyU ont développé leur propre version de cellule solaire de 3è génération utilisant du perovskite semi-transparent avec du graphène utilisé pour les électrodes. Étant exceptionnellement mince, mais avec une conductivité élevée et à faible coût, le graphène est un choix idéal pour des cellules solaires semi-transparentes car il permet à la lumière d’être absorbée des deux côtés.
En tant que tel, les chercheurs envisagent que ces dispositifs soient potentiellement capables d’être utilisés dans des fenêtres, des volets, et des surfaces de toit de bâtiment, ce qui augmente la surface spécifique disponible pour la collecte de l’énergie solaire.
Avec un rendement de conversion d’énergie de l’ordre de 12 %, les cellules solaires de la PolyU surpassent les versions standard transparentes et semi-transparentes haut la mains. Le potentiel pour les fabriquer à moins de 6 centimes d’euro/Watt signifie aussi une économie de plus de 50 % sur le coût des cellules solaires en silicium conventionnelles.
Alors que le graphène est autour de nous depuis plus d’une décennie maintenant et est très efficace comme son propre conducteur, les chercheurs de la PolyU ont décidé de renforcer encore la conductivité du graphène pour répondre à leurs besoins spécifiques.
Pour ce faire, le graphène a été revêtu d’une patine de de polymère conducteur PEDOT: PSS (poly (3,4-éthylènedioxythiophène) sulfonate de polystyrène) – la même substance récemment utilisée par les scientifiques du KAIST pour la production de fibres LED – tissables, qui agit également comme une couche d’adhérence au perovskite pendant le processus de laminage.
Pour promouvoir l’efficacité de conversion énergétique, les chercheurs ont constaté qu’en plaçant plusieurs couches de graphène par dépôt chimique en phase vapeur pour créer des électrodes transparentes, la résistance de la feuille des électrodes a en outre été réduite alors que l’exceptionnelle transparence des électrodes a été maintenue. Enfin, les performances de l’appareil ont été encore améliorées en augmentant le degré de contact entre les électrodes supérieures du graphène et la couche de transport de trous sur la couche de perovskite.
Selon les chercheurs, la flexibilité exceptionnelle du graphène et la préparation simplifiée des cellules signifie que le dispositif de la PolyU pourrait être éminemment approprié pour la production en masse par l’intermédiaire d’impression directe ou en utilisant un procédé de rouleua-à-rouleau. De cette façon, les cellules solaires semi-transparents pourraient ainsi fournir une plus grande utilisation des panneaux photovoltaïques sur les marchés desservis qui ne sont pas actuellement par des dispositifs opaques traditionnels.
http://www.polyu.edu.hk/web/en/media/media_releases/index_id_6139.html
