L’Imec et ses partenaires démontrent la stabilité extérieure des modules solaires à pérovskites

Le célèbre laboratoire de nanoélectronique Imec, partenaire d’EnergyVille, en collaboration avec l’Université de Chypre, a démontré la stabilité extérieure à long terme des modules solaires à pérovskites.

Des mini-modules de 4 cm2, développés à l’Imec/EnergyVille, ont été évalués de manière exhaustive pendant deux ans dans des conditions réelles à Chypre, avec une conservation remarquable de l’efficacité énergétique de 78% après un an, que les modules solaires pérovskites actuels ne conservent que pendant des semaines. Ces résultats prometteurs sont parmi les premiers résultats du monde réel à résoudre les problèmes de stabilité qui entravent actuellement la commercialisation des cellules solaires pérovskites, souligne le centre de R&D de Louvain.

Au cours de la dernière décennie, les pérovskites aux halogénures métalliques sont apparues comme un matériau prometteur pour les cellules photovoltaïques (PV) de nouvelle génération, grâce à leurs propriétés optiques et électroniques uniques. Grâce aux progrès des matériaux et de l’ingénierie, ces cellules ont montré une amélioration rapide de leur efficacité de conversion d’énergie (PCE). Cependant, les problèmes de stabilité restent le principal obstacle à une adoption généralisée, car ils se dégradent en raison de l’humidité, de la lumière et de la chaleur, relativise l’Imec. Les tests standard en intérieur dans un environnement contrôlé, qui imite en permanence l’irradiation solaire, ne servent que de proxy pour les performances dans le monde réel. Les conditions environnementales, telles que les variations de lumière, de température et de météo, ont un impact sur les performances des cellules. Malgré cela, seule une poignée de groupes de recherche ont étudié les performances extérieures du PV à pérovskites, en se concentrant principalement sur les petites cellules plutôt que sur les modules.

Au cours des deux dernières années, l’Imec a mené une étude approfondie des performances extérieures de ses modules PV à pérovskite. Des mini-modules, mesurant 4 cm2 et développés à l’Université de Hasselt et à l’Imec/EnergyVille en Belgique, ont été testés en collaboration avec l’Université de Chypre. Les modules les plus durables ont conservé 78% de leur PCE initial après un an à l’extérieur à Chypre. Cela met en évidence leur stabilité prometteuse par rapport aux modules solaires à pérovskite actuels, qui conservent une telle efficacité extérieure pendant quelques semaines à quelques mois seulement.

Grâce à la configuration extérieure, un modèle cohérent de dégradation des performances pendant la journée et de récupération pendant la nuit a également été découvert. De plus, la richesse des données a permis une exploration avec un modèle d’apprentissage automatique, qui a montré une forte corrélation avec la puissance de sortie réelle, soulignant son potentiel pour les prévisions de performances futures.

« Cette recherche représente une avancée majeure dans la compréhension de la dégradation des modules solaires à pérovskite dans des conditions réelles. Avec de nouvelles améliorations de l’efficacité de nos mini-modules, qui sont conçus dans un souci de mise à l’échelle, ces résultats peuvent accélérer le chemin vers la commercialisation de cette technologie prometteuse », a déclaré Tom Aernouts, responsable R&D chez Imec/UHasselt/EnergyVille.

Pour obtenir des informations plus approfondies sur le comportement de la dégradation dans différentes zones climatiques, les modules seront également évalués dans le climat pluvieux de Bruxelles, le désert aride du Nouveau-Mexique et les climats modérés de Madrid et de Fribourg.

Les résultats sont décrits en détail dans l’article « Changements diurnes et analyse par apprentissage automatique des modules à pérovskite basés sur deux années de surveillance en extérieur », qui peut être trouvé dans ACS Energy Letters. Cette recherche a été financée en partie par l’Union européenne dans le cadre du projet Testare.