Les cellules à la base des panneaux solaires traditionnels sont généralement composées de plastique ou de verre et de silicium, un matériau qui présente encore aujourd’hui des coûts d’extraction énergétiques et financiers très importants. De nouvelles alternatives sont donc nécessaires afin de profiter de l’énergie solaire à moindre coût, et proposent entre autres l’exploitation de la pérovskite. Plusieurs groupes de recherche, dont l’Ecole polytechnique fédérale de Lausanne, travaillent actuellement à l’optimisation de ce matériau et affichent de nouveaux niveaux de rendements prometteurs.

Une technologie basée sur la pérovskite

Le titanate de calcium, appelé plus communément pérovskite du nom du minéralogiste russe Lev Alexeïevitch Perovski, nécessite beaucoup moins d’énergie que la silicone pour sa fabrication et dispose de caractéristiques prometteuses dans la constitution de panneaux solaires plus efficients.

Moins coûteuses, les nano-cellules photovoltaïques de pérovskite absorbent la partie haute énergie du spectre solaire et peuvent donc générer plus de puissance par photon de lumière visible que les cellules de silicium. Problème, les prototypes développés jusqu’à présent se heurtent à des rendements limités de 19 % contre plus de 25 % pour les cellules solaires traditionnelles, du fait d’une instabilité thermique propre à la matière.

Pour y remédier, l’équipe du Professeur Michael Grätzel de l’Ecole polytechnique fédérale de Lausanne (EPFL) a ajouté du césium et permis ainsi une amélioration de la reproductibilité et du rendement global des cellules solaires en pérovskite.

Une plus grande reproductibilité pour un rendement croissant

Publiés dans la revue scientifique “Energy and Environmental Science“, leurs travaux exposent alors les caractéristiques de nouveaux films plus stables à la chaleur et moins affectés par les variations fluctuantes d’environnement telles que la température, les vapeurs de solvants ou le protocole de chauffage utilisé pour le dispositif. Des propriétés décisives en vue d’une commercialisation.

Alors qu’ils étaient déjà parvenus cette année à un rendement de 20,2 % avec ce type de cellules, les scientifiques ont atteint 21,1 % dans le cadre de cette recherche. Ils ont en outre enregistré des taux de sortie de 18 % dans des conditions opérationnelles, même au-delà de 250 heures.

Comme l’explique Michael Saliba, membre de l’équipe de recherche, “la reproductibilité et la stabilité sont les principales exigences d’une production rentable et à grande échelle de cellules solaires en pérovskite”. “C’est une percée absolue”, se réjouit-il.

Crédits photo : Michael Grätzel / EPFL