Énergie provenant des cellules solaires

Les cellules solaires écologiques améliorent l’efficacité de la production d’énergie en résolvant les causes des défauts

Le Centre de recherche sur les cellules solaires à couche mince (président Gang Jin-gyu) de la DGIST (président Kuk Yang) a collaboré avec le professeur Kim Se-yoon du Département de génie des nouveaux matériaux de l’Université Kyungnam (président Park Jae-gyu) pour étudier la cause de la formation de pores, un problème dans les cellules solaires à couche mince CZTS, qui sont des cellules solaires à couche mince à usage général respectueuses de l’environnement. [caption id="attachment_275" align="alignleft" width="371"] solaire[/caption] Les « cellules solaires », qui produisent de l’électricité en convertissant l’énergie lumineuse du soleil en énergie électrique, sont une forme d’énergie renouvelable facilement accessible et respectueuse de l’environnement. Le cuivre, l’étain et le zinc, qui sont abordables et relativement non toxiques, sont les principaux constituants du film mince CZTS, ce qui simplifie sa production de masse. De plus, sa propriété de flexion lui permet d’être utilisé dans une variété d’applications. Le DGIST Thin Film Solar Cell Research Center a créé une cellule solaire avec le rendement de conversion d’énergie le plus élevé au monde, 12,6%, en 2019. Cependant, il nécessite toujours un remède pour un certain nombre de défauts, y compris des pores de différentes tailles créés près de l’électrode inférieure (défauts des pores). Le DGIST Thin Film Solar Cell Research Center et l’équipe de recherche de l’Université Kyungnam dirigée par Kim Se-yoon ont étudié la source de formation de pores sous la couche d’absorption, une préoccupation avec les cellules solaires à couche mince CZTS. Il est d’une plus grande importance parce qu’il s’agit d’une technologie qui peut gérer les défauts des pores en utilisant une approche raisonnablement simple. Le cuivre, le zinc et l’étain sont enduits de manière aléatoire, puis réagissent avec le soufre et le sélénium à des températures élevées pour générer la couche absorbante CZTS. Actuellement, il a été confirmé que les gros pores ne se forment pas lorsque le zinc est recouvert au préalable. Cette technique source peut inhiber la formation de pores et devrait augmenter l’efficacité de la production d’énergie des cellules solaires à couche mince basées sur CZTS. Kim Dae-hwan, chercheur principal à la DGIST, a déclaré: « Comme principales réalisations de cette étude, nous avons proposé un nouveau modèle d’inhibition des pores qui diffère du modèle conventionnel et établi une technologie qui peut facilement prévenir les défauts de formation des pores. » Le professeur Kim Se-yoon Kim de l’Université kyungnam a expliqué: « Dans cette étude, nous avons créé un changement dans la microstructure au cours de la réaction initiale en modifiant l’ordre de dépôt du film mince métallique, supprimant ainsi la formation de pores. » Il a poursuivi : « En outre, nous travaillerons à l’acquisition d’une technologie de processus qui résout simultanément le problème des pores de deux tailles différentes. »

Le professeur Kim Se-yoon de l’Université Kyungnam et le chercheur Kim Seung-hyeon du DGIST Thin Film Solar Cell Research Center ont été les premiers auteurs de l’étude, tandis que les chercheurs principaux Kim Dae-wan et Gang Jin-gyu ont été les auteurs correspondants.

Des chercheurs du National Renewable Energy Laboratory (NREL) du département de l’Énergie des États-Unis (DOE) ont produit une cellule solaire à pérovskite avec les avantages combinés d’être à la fois extrêmement efficace et très stable. Des scientifiques de l’Université de Toledo, de l’Université du Colorado-Boulder et de l’Université de Californie à San Diego ont collaboré au projet. [caption id="attachment_276" align="alignnone" width="359"] energie[/caption] Une structure architecturale unique a permis aux chercheurs d’atteindre une efficacité stable certifiée de 24% sous un éclairage à 1 soleil, la meilleure jamais rapportée pour un appareil de ce type. Après 2 400 heures de fonctionnement à 55 degrés Celsius, la cellule extrêmement efficace a maintenu 87% de son efficacité initiale. Le magazine Nature publie l’article intitulé « Surface Reaction for Efficient and Stable Inverted Perovskite Solar Cells ». Qi Jiang, Jinhui Tong, Ross Kerner, Sean Dunfield, Chuanxian Xiao, Rebecca Scheidt, Darius Kuciauskas, Matthew Hautzinger, Robert Tirawat, Matthew Beard, Joseph Berry, Bryon Larson et Kai Zhu sont les auteurs du NREL.   La pérovskite, qui fait référence à une structure cristalline, s’est développée au cours de la dernière décennie comme un moyen remarquable d’attraper et de convertir la lumière du soleil en électricité. La majorité des recherches sur les cellules solaires à pérovskite ont porté sur l’amélioration de leur stabilité. Zhu, scientifique principal au Centre de chimie et de nanosciences du NREL, a déclaré: « Certaines personnes ont démontré des pérovskites avec une bonne stabilité, mais leur efficacité est faible. » « Vous devez posséder à la fois une grande efficacité et une excellente stabilité. C’est un défi. Les chercheurs ont utilisé une architecture inversée par opposition à l’architecture « conventionnelle » qui a produit la plus grande efficacité à ce jour. La façon dont les couches sont placées sur le substrat de verre distingue les deux types. L’architecture de la pérovskite inversée est réputée pour sa grande stabilité et son intégration dans les cellules solaires tandem. Un nouveau produit chimique, la 3-(aminométhyl) pyridine (3-APy), a également été introduit à la surface de la pérovskite par l’équipe dirigée par le NREL. Le produit chimique a réagi avec le formamidinium dans la pérovskite pour générer un champ électrique à la surface de la couche de pérovskite. Zhu a déclaré: « Cela nous a offert un énorme gain d’efficacité et de stabilité. » Selon les experts, l’ingénierie de surface réactive 3-APy peut augmenter l’efficacité d’une cellule inversée de moins de 23% à plus de 25%. En outre, ils ont observé que l’ingénierie réactive des surfaces se distingue comme une stratégie efficace pour augmenter considérablement les performances des cellules inversées « à de nouveaux niveaux d’efficacité et de fiabilité opérationnelle ». Le Center for Hybrid Organic-Inorganic Semiconductors for Energy (CHOISE), un centre de recherche exploratoire sur l’énergie au sein du Bureau des sciences fondamentales de l’énergie du DOE, et le Bureau des technologies de l’énergie solaire du DOE ont financé la recherche menée au NREL.     https://panneauxsolaire.eu/cellule-solaire-energie/?feed_id=270&_unique_id=636a344d0deff