Propulser la technologie solaire vers un avenir en pérovskite
L’un des principaux défis de l’énergie photovoltaïque consiste à construire des cellules solaires performantes qui soient rentables, fiables et durables. Les pérovskites - une classe unique de matériaux semi-conducteurs - sont très prometteuses pour relever ce défi et pourraient conduire à des panneaux solaires légers, flexibles et plus abordables. Elles sont étudiées en tant que technologie autonome, mais peuvent également être combinées avec des technologies traditionnelles telles que le silicium. Cependant, des progrès sont encore nécessaires pour comprendre la formation de la pérovskite au niveau microscopique. C’est là qu’intervient LOCAL-HEAT. Lancé en septembre 2022, le projet vise à mieux comprendre et à contrôler les processus locaux de chauffage et de cristallisation qui se produisent lors de la formation de couches minces de matériaux pérovskites. L’objectif est de rendre les cellules solaires en pérovskite à la fois plus efficaces et plus stables. «Notre vision globale est de contribuer à faire passer la technologie des pérovskites du laboratoire à des applications réelles à grande échelle, afin de rendre l’énergie propre plus accessible et plus abordable dans le monde entier», explique le chercheur principal Michael Saliba, directeur de l’Institut de photovoltaïque de l’université de Stuttgart (avec une double affiliation au centre de recherche de Juelich), qui coordonne le projet. L’une des principales réalisations de LOCAL-HEAT a été d’atteindre l’une des tensions en circuit ouvert les plus élevées pour une pérovskite à large bande interdite, ce qui constitue une mesure de qualité importante. Les partenaires du projet ont également suivi la formation de la pérovskite en temps réel. Cela permet de mieux comprendre le processus de cristallisation et aide l’équipe de recherche à identifier les conditions idéales pour produire des films de haute qualité. Une autre réalisation des chercheurs de LOCAL-HEAT a été l’introduction de techniques de polissage au laser qui améliorent la qualité de la surface de la couche de pérovskite, optimisant ainsi les performances des dispositifs. Enfin, en s’appuyant sur leurs connaissances en chimie, ils ont également utilisé efficacement des solvants verts, rendant le processus de fabrication plus respectueux de l’environnement.
À l’horizon
Les chercheurs de LOCAL-HEAT étudient actuellement la manière dont une lumière laser ciblée peut être utilisée pour modifier localement les propriétés des films de pérovskite après leur formation. Cela pourrait permettre d’affiner les performances des cellules solaires de manière contrôlée et évolutive. Parallèlement, ils appliquent leurs outils in situ à d’autres compositions de pérovskite et architectures de dispositifs afin d’élargir l’applicabilité des résultats de leurs recherches. D’ici 2027, l’équipe du projet espère avoir acquis une compréhension approfondie de la cristallisation de la pérovskite et de la manière de contrôler ces processus afin d’améliorer les performances et la stabilité. «Ces connaissances seront essentielles pour soutenir la production à l’échelle industrielle, en particulier pour les modules solaires de grande surface basés sur une ou plusieurs couches de pérovskite», déclare Saliba Saliba. «Nos développements - y compris les systèmes de solvants verts, les outils de diagnostic in situ et les modifications de surface par laser - offriront une boîte à outils complète pour les chercheurs et les fabricants.» En associant des connaissances fondamentales à des méthodes évolutives, LOCAL-HEAT (Controlled Local Heating to Crystallize Solution-based Semiconductors for Next-Generation Solar Cells and Optoelectronics) s’est fixé pour objectif d’accélérer non seulement les progrès scientifiques, mais aussi la commercialisation des technologies solaires à base de pérovskite de la prochaine génération. Si vous souhaitez voir votre projet présenté comme le «Projet du mois» d’une de nos prochaines éditions, veuillez nous envoyer un courrier électronique à l’adresse editorial@cordis.europa.eu, en nous précisant les raisons!