Une équipe conjointe chinoise établit un record d'efficacité de 24,0 % pour un module pérovskite de 810 cm²

fr.wedoany.com Rapport : Une équipe de recherche conjointe de l'Université de Nanjing (Nanjing University) et de Renshine Solar (仁烁光能), entreprise spécialisée dans le photovoltaïque à pérovskite, a fabriqué un module solaire à pérovskite d'une surface d'ouverture de 810 cm², avec un rendement de conversion de puissance certifié de manière indépendante de 24,0 %. Le co-auteur correspondant Ke Xiao a déclaré à pv magazine que ce résultat représente un record mondial d'efficacité pour un module pérovskite de cette taille, et a été confirmé en Chine par TÜV SÜD (TÜV南德意志集团).

Les cellules pérovskites du module sont passivées à l'aide de passivants carboxylates de plomb chimiquement stables (LCP) à base de dioléate de plomb (Pb(OA)₂). Selon l'équipe de recherche, cette approche améliore le transport des porteurs de charge ; en revanche, les passivants halogénures d'ammonium (AHP) conventionnels, lorsqu'ils sont combinés à un enduction par fente suivie d'un séchage sous vide (VCD), rencontrent souvent des problèmes d'instabilité chimique, thermique ou interfaciale.

Les chercheurs ont observé que le traitement AHP provoque un dépôt non uniforme, des défauts macroscopiques et une hétérogénéité significative de photoluminescence (PL) ; en comparaison, le traitement LCP génère des films uniformes et hydrophobes, avec une meilleure résistance à l'humidité, aux contraintes thermiques et à la dégradation par les UV.

L'équipe a appliqué le LCP sur des films de pérovskite à surface riche en iodure de formamidinium (FAI), formant une couche de passivation chimiquement liée et bien définie, offrant une protection environnementale tout en maintenant une extraction de charge efficace. La spectroscopie photoélectronique à rayons X (XPS) a confirmé la liaison chimique entre le LCP et la surface riche en FAI ; les mesures de photoluminescence ont montré une prolongation de la durée de vie des porteurs de 264 ns à 706 ns, indiquant une réduction des pièges interfaciaux et une meilleure qualité de passivation. Les chercheurs ont utilisé cette méthode de passivation pour fabriquer des cellules et construire un module de 810 cm², sans divulguer les détails techniques de son architecture.

Dans des conditions de test standard, ce module de 810 cm² a atteint un rendement de conversion de puissance record de 24,2 %, avec une efficacité certifiée de manière indépendante de 24,0 % ; la tension en circuit ouvert est de 53,46 V, le courant de court-circuit de 0,436 A et le facteur de remplissage de 83,40 %. Ke Xiao a indiqué que ce module maintient une puissance de sortie stable de 19,4 W sous suivi du point de puissance maximale (MPPT), et qu'il s'agit du premier module solaire à pérovskite avec une surface d'ouverture supérieure à 800 cm² et une efficacité supérieure à 24 %.

L'équipe de recherche a également fabriqué 150 modules d'une surface de 0,72 m², avec une puissance de sortie moyenne de 144 W. Le meilleur module a atteint une efficacité certifiée de 22,0 % et une puissance de sortie de 158,4 W, établissant un record d'efficacité pour les modules à l'échelle du mètre ; ce module a fonctionné de manière stable à plus de 158 W pendant plus de deux heures sous MPPT.

Ke Xiao a ajouté que, lors des tests standard de la Commission électrotechnique internationale (International Electrotechnical Commission, IEC), le LCP a nettement amélioré la durabilité des modules. Après 1 300 heures d'exposition à la chaleur humide, les modules LCP n'ont perdu que 2 % de leur efficacité initiale, tandis que ceux utilisant l'AHP en ont perdu 39 % ; les modules LCP ont montré une dégradation négligeable après 300 cycles thermiques, ont conservé 96 % de leur efficacité initiale après 2 200 heures de fonctionnement sous MPPT et 95 % de leurs performances initiales après vieillissement UV.

Tous les modules modifiés par LCP ont satisfait aux exigences de fiabilité de la norme IEC 61215. La surveillance sur site a montré que leur production d'énergie spécifique est supérieure à celle des modules à contact passivé à oxyde tunnel de silicium (TOPCon). L'équipe conclut que la combinaison d'un traitement à haute pression de vapeur saturante (SVP) avec une passivation LCP chimiquement stable offre une voie d'industrialisation pour un photovoltaïque à pérovskite à l'échelle du mètre, efficace, durable et extensible.

Les résultats ont été publiés dans la revue Nature sous le titre « Lead carboxylates passivation for meter-scale perovskite solar modules » (Passivation par carboxylates de plomb pour modules solaires à pérovskite à l'échelle du mètre).