Le CEA à l’INES atteint un rendement de 18 %, sous illumination de 1 soleil STC, pour des modules pérovskite de 10 cm² de surface active élaborés à l'air avec un procédé de coating assisté par gaz.
Au cours de la dernière décennie, les cellules solaires pérovskites (PSC) ont fait l'objet de nombreuses recherches. Leur efficacité record a rapidement augmenté, les performances des dispositifs dépassant largement les 20 %. Néanmoins, la communauté scientifique doit relever plusieurs défis pour faire la démonstration de PSC de grandes tailles compatibles avec l'industrie, et ce afin d'assurer un brillant avenir à leur industrialisation.
Le CEA a atteint un niveau élevé de performances en matière de formulation de matériaux permettant d'obtenir une couche de pérovskite de haute efficacité à base d’un matériau pérovskite sans méthyl ammonium comprenant multications et un mix d’halogènes (c'est-à-dire CsxFA1-xPb(I1-yBry)3).
Le procédé industrialisable (compatible avec le passage à grande échelle) combine une étape de coating réalisée à l'air suivie d'une étape de conversion par quenching au gaz pour former le matériau pérovskite souhaité. La couche ainsi formée à basse température <100 °C est ensuite intégrée en modules en utilisant l’ablation laser comme procédé de structuration, minimisant ainsi les zones inactives (facteur de remplissage >93 %). L'équipe de recherche du CEA à l'INES a pu démontrer grâce à ce procédé une efficacité maximale à ce jour pouvant atteindre 18 % sur 10 cm² (surface active) sous illumination 1 soleil STC.
Cette technique est d'ailleurs compatible avec une intégration sur des cellules solaires de silicium à hétérojonction pour la technologie d'architecture tandem actuellement développée au sein du CEA à l'INES pour des produits photovoltaïques haut de gamme à haut rendement. Le temps nécessaire pour le dépôt de la couche de pérovskite sur une plaquette de taille M2 est estimé à 30 s environ, ce qui est de loin le processus le plus rapide connu aujourd'hui pour une production à grande échelle et en grand volume.
Remerciements : CEA, Carnot Energies du Futur Si-Premium, H2020 EU Grant APOLO project N°763989.