D’après pv magazine International

Si des avancées impressionnantes ont été réalisées en laboratoire sur les cellules solaires pérovskites, adapter ces procédés à la fabrication à grande échelle est un tout au défi Les modules en pérovskite présentent en outre un potentiel pour les cellules solaires flexibles à plus haute efficacité, ce qui pourrait ouvrir la voie à de nombreuses applications nouvelles pour l’énergie solaire.

Le procédé d’impression de rouleau à rouleau, qui comprend un rouleau en plastique ou autre matériau flexible, constitue une approche potentiellement peu coûteuse pour fabriquer des pérovskites flexibles. Toutefois, intégrer la couche d’électrodes dans un processus compatible avec le procédé rouleau à rouleau s’est révélé une véritable gageure.

C’est sur ce point que des scientifiques de la Commonwealth Scientific and Industrial Research Organization, en Australie, se sont concentrés. Ils ont cherché à mettre au point un processus capable de déposer la couche d’électrodes sans solvants ni traitement thermique, lesquels risquent d’endommager la couche pérovskite.

« Remplacer les électrodes métalliques évaporées sous l’effet de la chaleur est un défi majeur, et la clé de voûte pour obtenir des cellules solaires à pérovskite flexible entièrement imprimées, a indiqué le groupe. C’est d’autant plus important que le métal utilisé presqu’exclusivement dans ces cellules pérovskites à la performance record est de l’or évaporé sous vide, qui représente environ 70 % du coût du module. »

Plus de 90 % des performances initiales après 3 000 pliages convexes

Le groupe a mis au point un processus au cours duquel une électrode en carbone et en argent est d’abord fabriquée sur un substrat en plastique (PET) détachable, puis pressée sur la surface supérieure de la cellule pérovskite. La couche en PET est ensuite ôtée et peut être réutilisée. Les scientifiques ont décrit le procédé ainsi que la cellule solaire qui en résulte dans l’article « Vacuum-Free and Solvent-Free Deposition of Electrodes for Roll-to-Roll Fabricated Perovskite Solar Cells », récemment publié dans Advanced Energy Materials.

Puisque l’étape consistant à prétraiter la couche d’électrodes avant de l’appliquer sur la cellule permet d’utiliser des pâtes dépourvues de solvants, le processus peut être qualifié de « sans solvant », et les scientifiques pourront travailler avec des pâtes d’impression qui sinon ne seraient pas adaptées aux matériaux en pérovskite. Le reste de la cellule a été assemblé en recourant à des techniques rouleau à rouleau plus classiques, puis soumis à une batterie de tests.

Les meilleures des cellules ainsi obtenues ont atteint un rendement de 16,7 %, un record pour un dispositif de ce type d’après le groupe de chercheurs. Au cours de tests supplémentaires, les cellules ont été encapsulées avec un autre matériau plastique flexible et n’ont enregistré aucune perte de performance significative après 24 heures d’exposition constante à une illumination de 1 sun dans des conditions ambiantes, en intérieur. Les cellules flexibles, cette fois-ci sans encapsulage, ont également été soumises à une série d’essais de flexibilité : elles ont conservé plus de 90 % de leurs performances initiales après 3 000 pliages convexes et sont tombées juste en dessous de 80 % après 3 000 pliages concaves.

Traduction effectuée par Christelle Taureau.