Une formulation américaine à 35 % de brome de l'Université d'État de Pennsylvanie améliore les performances photovoltaïques intérieures des pérovskites

fr.wedoany.com Rapport : Des chercheurs de l'Université d'État de Pennsylvanie (Penn State) ont mis au point un film mince à base de pérovskite destiné à l'éclairage intérieur, qui améliore l'efficacité d'absorption de la lumière intérieure par le matériau tout en améliorant sa capacité à maintenir ses performances lors d'une exposition prolongée à une lumière plus intense. Les résultats ont été publiés dans « APL Energy ».

Les cellules solaires traditionnelles visent à capturer une large gamme de lumière solaire, tandis que les dispositifs photovoltaïques intérieurs sont confrontés à des conditions différentes : l'éclairage artificiel est bien plus faible en intensité et son spectre est plus étroit. Cela signifie que les matériaux optimisés pour la lumière solaire ne sont pas nécessairement les mieux adaptés à la collecte de la lumière des LED ou d'autres sources d'éclairage intérieur.

L'équipe est partie de la structure cristalline des pérovskites d'halogénures métalliques, en ajustant le rapport entre le brome et l'iode qu'elles contiennent. Elle a préparé au total six compositions différentes et a progressivement ajusté leurs propriétés optiques vers les longueurs d'onde courantes de l'éclairage intérieur. Selon les chercheurs, la composition contenant 35 % de brome a donné les meilleurs résultats expérimentaux. Ces travaux montrent également que la conception des matériaux pour le photovoltaïque intérieur peut différer de celle des panneaux solaires traditionnels : les chercheurs n'ont pas besoin de rechercher l'absorption maximale sur l'ensemble du spectre solaire, mais peuvent décaler la bande interdite du semi-conducteur vers un spectre de lumière artificielle plus étroit.

Les chercheurs ont également examiné le mode de formation du film mince de pérovskite lui-même. Lors du processus de fabrication, le matériau est d'abord dissous dans un solvant, puis cristallise lorsque le solvant s'évapore. L'équipe a remplacé le chlorobenzène couramment utilisé par le dichlorobenzène comme antisolvant. Cet ajustement s'appuie sur les travaux antérieurs des membres du groupe de recherche et vise à obtenir un film plus uniforme, à grains denses, avec moins de vides et de défauts, car ces défauts perturbent le déplacement des charges et affaiblissent les performances photovoltaïques. La dernière étape consiste à ajouter du bromure de phénéthylammonium (PEABr) à la surface de la pérovskite ; ce sel forme une couche de passivation qui aide à protéger le matériau contre les défauts et la dégradation sous une exposition prolongée à la lumière.

Lors des tests, les dispositifs obtenus n'ont montré aucune baisse de performance après 240 heures d'exposition continue à une forte intensité lumineuse. Sur la base des tendances observées, les chercheurs estiment que le dispositif pourrait être stable pendant plusieurs milliers d'heures ; toutefois, cette estimation relève d'une prédiction et non d'une durée de vie opérationnelle déjà démontrée. L'intensité lumineuse testée était environ 10 à 50 fois supérieure à celle requise par le cadre de consensus récemment proposé pour l'évaluation du photovoltaïque intérieur, soit environ 8 % à 50 % de l'intensité de la lumière solaire.

Les applications potentielles consistent moins à remplacer les panneaux solaires de toiture qu'à affranchir les appareils électroniques à faible consommation des piles et de l'alimentation filaire. Les thermostats intelligents, les capteurs, les télécommandes et certains appareils électroniques portables pourraient fonctionner en collectant en continu la lumière ambiante, sans dépendre entièrement de piles jetables ou rechargeables. Cependant, la commercialisation se heurte encore à un obstacle majeur : la durabilité. Une revue de 2026 de l'Université d'État de Pennsylvanie sur le photovoltaïque intérieur à base de pérovskite indique que certains dispositifs ont rapporté des efficacités supérieures à 44 %, tandis que les études rapportant la stabilité à long terme selon des protocoles standardisés sont relativement rares. Les chercheurs estiment qu'un meilleur test de stabilité est essentiel pour déterminer comment les résultats de laboratoire se traduisent en durée de vie réelle.

Ainsi, ce nouveau dispositif ressemble davantage à une avancée vers la praticabilité de la collecte de lumière intérieure qu'à une solution de remplacement prête à l'emploi pour les batteries.