3SUN et le CEA ont réalisé leur première campagne de vieillissement en extérieur de cellules tandems pérovskites sur silicium.
2024-Cellule PK Test
Crédits : CEA_L.GODARD_BD
Première campagne de vieillissement en extérieur de cellules tandem
Publié le 07/04/2025
Avec des rendements à plus de 30 %, les cellules tandems pérovskites sur silicium (Si/PK) sont probablement la technologie de prochaine génération pour le photovoltaïque. Mais si les yeux brillent en voyant leurs rendements, leur durée de vie et stabilité restent des défis majeurs pour aller vers une commercialisation.
La manière pertinente de vérifier la stabilité des cellules solaires est de vérifier comment elles se comportent, au fil du temps, à l'extérieur, comme dans la vraie vie. En environnement réel, les cellules subissent en effet une combinaison unique de stress due aux cycles jour/nuit, aux variations spectrales, aux variations de température et à des niveaux élevés d'humidité. L'impact de ces conditions sur la stabilité des tandems est encore mal compris même s’il a été démontré qu'il dépend fortement de l'architecture des cellules tandem elle-même.
À ce jour, très peu d'études ont fait état de la stabilité en conditions extérieures de la technologie tandem. [1-3].
Dans le cadre de leur collaboration, 3SUN et le CEA ont réalisé leur première campagne de vieillissement en extérieur de cellules Si/PK. La réalisation d'une telle campagne qui étudie une variété d'architectures de sous-cellules de pérovskite permet de définir des pistes pour les développements futurs de l'architecture des dispositifs et d'identifier les couches qui sont particulièrement prometteuses.
La campagne a été réalisée sur le nouveau banc (MPPT) installé courant 2024 sur les toits de l’INES. Elle a permis de vérifier certains choix de développement et offert de premiers enseignements précieux pour la suite de nos travaux :
- Les matériaux d’encapsulation choisis protègent les cellules tandem des conditions extérieures ;
- les couches sélectives jouent un rôle important pour la stabilité ;
- la couche pérovskites de référence développée par nos équipes présente une bonne stabilité en comparaison avec d’autres testées dans la même campagne.
En complément, développer des tests de vieillissement accéléré capables de reproduire plus rapidement la dégradation observée à l'extérieur sur de longues périodes est essentiel pour accélérer nos recherches et arriver plus vite à l’industrialisation d’une technologie stable. Tirant profit des données obtenues dans ces travaux en extérieur, nos laboratoires développent des tests de vieillissement accéléré en intérieur.
La campagne de vieillissement en extérieur a permis aussi de montrer la corrélation entre la dégradation observée en extérieur et les tests de vieillissement accéléré (en intérieur) développés.
Plusieurs campagnes sont d’ores et déjà programmées dans les mois à venir, chez 3SUN et au CEA, et vont permettre d’améliorer les procédés d’encapsulation, de valider certains choix d’architectures de cellules et d’augmenter notre connaissance des modes de dégradation.
Références
[1] M. Babics, M. De Bastiani, E. Ugur, L. Xu, H. Bristow, F. Toniolo, W. Raja, A. S. Subbiah, J. Liu, L. V. Torres Merino, E. Aydin, S. Sarwade, T. G. Allen, A. Razzaq, N. Wehbe, M. F. Salvador, S. De Wolf, Cell Reports Phys. Sci. 2023, 4, 101280.
[2] M. De Bastiani, E. Van Kerschaver, Q. Jeangros, A. Ur Rehman, E. Aydin, F. H. Isikgor, A. J. Mirabelli, M. Babics, J. Liu, S. Zhumagali, E. Ugur, G. T. Harrison, T. G. Allen, B. Chen, Y. Hou, S. Shikin, E. H. Sargent, C. Ballif, M. Salvador, S. De Wolf, ACS Energy Lett. 2021, 6, 2944.
[3] M. Remec, Š. Tomšič, M. Khenkin, Q. Emery, J. Li, F. Scheler, B. Glažar, M. Jankovec, M. Jošt, E. Unger, S. Albrecht, R. Schlatmann, B. Lipovšek, C. Ulbrich, M. Topič, Adv. Energy Mater. 2024, 2304452, 1.