L'équipe de recherche de l'Université des sciences et technologies de Hong Kong (HKUST) a récemment réalisé une percée technologique dans le domaine des cellules solaires à pérovskite, en développant un procédé de dépôt par évaporation multi-sources qui permet d'améliorer significativement la qualité cristalline des films de pérovskite déposés sous vide, ouvrant ainsi la voie à une production à grande échelle de cellules solaires à pérovskite sans solvant. Ces résultats de recherche ont été publiés dans la revue Nature Materials, sous le titre « Cellules solaires à pérovskite entièrement déposées sous vide avec orientation des facettes cristallines ».
L'équipe de recherche dirigée par le professeur adjoint Lam Yin-hung du Département de génie électronique et informatique de HKUST, en collaboration avec l'équipe du professeur Henry Snaith du Département de physique de l'Université d'Oxford au Royaume-Uni, a découvert qu'en introduisant du chlorure de plomb comme « co-source » pendant le processus d'évaporation thermique, il était possible d'orienter efficacement la croissance des cristaux de pérovskite. Cette méthode produit une pérovskite à large bande interdite hautement ordonnée, faisant en sorte qu'un grand nombre de grains présentent une orientation « vers le haut » de la facette cristalline (100). Le film obtenu possède une cristallinité plus élevée et une meilleure résistance à la dégradation induite par la lumière et la chaleur.
La première auteure, la chercheuse postdoctorale de HKUST, le Dr Shen Xinyi, a déclaré : « Notre travail s'attaque au problème fondamental de science des matériaux qui limite depuis longtemps le développement de la pérovskite déposée sous vide. En contrôlant l'orientation cristalline, nous avons obtenu une stabilité thermique et photostabilité comparables à celles des dispositifs fabriqués par procédés en solution, tout en conservant les avantages inhérents de la technologie sous vide sans solvant. »
En utilisant le nouveau procédé, l'équipe a réalisé la première performance certifiée d'une cellule solaire à pérovskite à large bande interdite entièrement déposée sous vide, atteignant un rendement de conversion de 18,35 % sur un dispositif de 0,25 cm². Lors des tests de durabilité, la cellule encapsulée a conservé 80 % de sa performance maximale après 1080 heures. L'équipe a également fabriqué une cellule solaire tandem pérovskite/silicium d'une surface de 1 cm² avec un rendement de 27,2 %, qui a maintenu environ 80 % de sa performance initiale après huit mois d'essais en extérieur en Italie.
Le professeur Lam Yin-hung a souligné : « Cette méthode d'évaporation co-évaporée est directement compatible avec l'infrastructure industrielle existante de dépôt de films minces. Elle transforme le dépôt sous vide sans solvant d'une alternative en une technologie de premier plan pour la production de cellules à pérovskite performantes et stables, offrant une voie claire pour passer du laboratoire à la production de masse. »
L'équipe de recherche a utilisé une technique d'imagerie hyperspectrale in situ pour observer les changements internes du dispositif, distinguant à l'échelle microscopique les processus de ségrégation des halogénures et de recombination médiée par des pièges. Cela a permis de relier directement les caractéristiques microscopiques aux performances macroscopiques du dispositif, fournissant ainsi un outil de diagnostic pour les optimisations futures. Cette étude a été menée en collaboration par l'équipe de HKUST avec des partenaires internationaux tels que l'Université d'Oxford, l'Institut de recherche Eurac et le Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA) en France.
Détails de la publication : Auteurs : Xinyi Shen et al., Titre : « Cellules solaires à pérovskite entièrement déposées sous vide avec orientation des facettes cristallines », Publié dans : Nature Materials (2026). Informations sur la revue : Nature Materials
