Les recherches et innovations font foi au sein de la filière photovoltaïque et permettent d’accélérer son déploiement. L’une des plus prometteuse est surement celle qui concerne l’enrichissement du silicium avec du pérovskite.
Les cellules à pérovskite, filière très prometteuse du photovoltaïque, ont l’inconvénient de se dégrader rapidement sous l’effet de la chaleur. Un effet contrecarré par l’ajout de caféine lors de la fabrication, comme viennent de le découvrir par hasard des chercheurs de l’université de Californie.

Les panneaux photovoltaïques enrichi au pérovskite ont un rendement bien supérieur

Les chercheurs qui focalise sur l’usage du pérovskite pour améliorer le rendement des panneaux photovoltaïque annonce des rendements proche des 30 %. Un rendement record obtenu grâce à une cellule solaire photovoltaïque à base de silicium, « tartinée » de PVSK. Un rendement record pour une cellule dite à double jonction.
Cependant, ces cellules photovoltaïques enrichis au pérovskite présente un inconvénient majeur, elles se dégradent rapidement sous l’effet de l’humidité, de la chaleur et des ultraviolets, ce qui est très gênant pour un équipement qui est censé rester exposé à toutes les contraintes climatiques.

CAP Soleil Energie
Photovoltaïque enrichie avec du pérovskite

Chaleur et ultraviolets, ennemis de la pérovskite

Les cellules photovoltaïques enrichie ont récemment émergé dans le monde du photovoltaïque, grâce à leurs multiples atouts. Peu coûteuses à produire, elles possèdent un coefficient d’absorption élevé et permettent de fabriquer des panneaux souples et légers, applicables sur de grandes surfaces, avec un taux de transparence et une teinte variable. En quelques années, leur rendement est passé de 3,8 % à 23,3 % et pourrait bientôt dépasser les 37 %.
Hélas le pérovskite réagit très mal et se dégrade rapidement sous l’effet des conditions climatiques.
Plusieurs pistes ont été explorées pour remédier à cet inconvénient, comme l’encapsulation des cellules, l’ajout d’une surcouche d’oxyde de zinc ou même… une cure d’obscurité. Mais il existe peut-être une solution beaucoup plus simple, découverte par les chercheurs américains.
Tout a commencé par une plaisanterie à la machine à café. « Nous discutions de nos recherches sur les cellules solaires lorsque mon collègue a lancé : si la caféine booste notre énergie, pourquoi ne pourrait-elle pas faire de même pour le pérovskite ? ». Les chercheurs se sont en effet rappelé que la caféine est un alcaloïde dont les molécules interagissent avec les précurseurs de la pérovskite.

La caféine pour stabiliser la pérovskite

Lors de la fabrication de la cellule, les molécules de caféine (1,3,7-trimethylxanthine) se lient avec deux atomes de plomb, ce qui agit comme un « verrou moléculaire » pour bloquer le cristal de pérovskite en phase amorphe. Le ralentissement de la cristallisation permet de supprimer des défauts structurels du cristal. Cette configuration facilite le transfert de charge à l’intérieur de la cellule, faisant passer son rendement de 17 % à 20,25 %. Surtout, ce verrou s’avère stable dans le temps, ce qui prévient la dégradation des cellules à haute température. Alors qu’en temps normal, les cellules PVSK perdent 60 % de leur efficacité au bout de 175 heures à une température de 85 °C, celles enrichies à la caféine se révèlent thermiquement stables pendant plus de 1.300 heures d’exposition.

Le pérovskite, avenir du photovoltaïque selon l’avis CAP Soleil Energie

Pour les professionnels du secteur photovoltaïque comme l’équipe de CAP Soleil Energie, la solution de l’enrichissement du silicium avec du PVSK pour améliorer le rendement n’est pas encore suffisamment aboutie pour être répandue. Malgré les efforts de la communauté des scientifiques, il reste encore quelques verrous techniques.