L'Institut de physique de l'Académie chinoise des sciences bat le record mondial d'efficacité des modules photovoltaïques en cuivre-zinc-étain-soufre-sélénium, atteignant 13,0 %

fr.wedoany.com Rapport : L'équipe du chercheur Meng Qingbo de l'Institut de physique de l'Académie chinoise des sciences a fabriqué un module photovoltaïque à couche mince en cuivre-zinc-étain-soufre-sélénium de grande surface, avec une efficacité de conversion photoélectrique de 13,0 %, battant ainsi le record mondial d'efficacité pour ce type de module. Les résultats ont été publiés en ligne dans Nature Materials.

Le cuivre-zinc-étain-soufre-sélénium est un nouveau matériau photovoltaïque à couche mince composé d'éléments abondants dans la croûte terrestre, peu coûteux et respectueux de l'environnement, tels que le cuivre, le zinc et l'étain. Il est considéré comme une direction importante pour la prochaine génération de cellules solaires durables. Ces dernières années, l'équipe de Meng Qingbo a battu à dix reprises le record mondial d'efficacité de ce type de cellule. Cependant, lorsque la taille du dispositif est agrandie, l'uniformité de la couche mince se dégrade fortement, et l'efficacité diminue en conséquence, ce qui constitue un défi majeur pour l'application pratique de cette technologie.

Meng Qingbo explique que le problème vient du processus en solution. Dans les méthodes traditionnelles, les ions métalliques et les molécules organiques forment un réseau de réticulation complexe, ce qui entraîne une évaporation du solvant, une distribution des éléments et un processus de cristallisation non uniformes, un peu comme lorsque la pâte contient trop de grumeaux, la « peau » de la pâte étalée est d'épaisseur inégale. Pour y remédier, l'équipe est partie de l'échelle moléculaire, en introduisant le formamide comme agent de régulation de coordination, afin de contrôler avec précision la structure de coordination entre les ions métalliques et les molécules organiques, brisant ainsi ce réseau de réticulation.

Sur la base de cette stratégie de régulation de la coordination moléculaire, l'équipe a développé un procédé d'enduction en solution adapté à la production continue sur grande surface, et a fabriqué une couche mince de cuivre-zinc-étain-soufre-sélénium hautement uniforme sur un substrat de 10 cm². Avec cette couche mince, une cellule de petite surface de 1 cm² a été fabriquée, avec une efficacité certifiée de 14,2 % ; après gravure au laser pour former un module de six sous-cellules connectées en série, d'une surface totale de 10,5 cm², l'efficacité certifiée atteint encore 13,0 %.

Meng Qingbo indique que cette étude démontre que la technologie des couches minces en cuivre-zinc-étain-soufre-sélénium peut non seulement être performante sur de petites surfaces en laboratoire, mais possède également un potentiel de production à grande échelle et d'industrialisation, offrant une nouvelle voie pour la fabrication à grande échelle de modules photovoltaïques à couche mince à faible coût et respectueux de l'environnement.