Une équipe de chercheurs chinois dirigée par Wu Shengfan, professeur adjoint à la School of Interdisciplinary Studies de la Lingnan University, a développé une méthode de stabilisation moléculaire destinée à améliorer la viabilité commerciale des cellules solaires pérovskites. Connues pour leur rendement élevé et leur faible coût de fabrication, ces technologies photovoltaïques demeurent limitées par une instabilité à long terme sous fortes températures, freinant leur industrialisation.
Une nouvelle approche moléculaire
La stratégie repose sur l’utilisation de monocouches auto-assemblées (Self-Assembled Monolayers – SAMs), spécifiquement conçues pour renforcer la stabilité des cellules inversées à pérovskite. Deux molécules ont été combinées : JJ24, une molécule réticulable, et CbzNaph, une molécule sélective pour les trous. Lors d’un traitement thermique à 160 °C, JJ24 forme des liaisons covalentes avec les chaînes alkyles de CbzNaph, créant ainsi une structure moléculaire renforcée.
Cette configuration permet de réduire la dégradation du matériau pérovskite en limitant son exposition directe au substrat. Elle améliore également le moment dipolaire des molécules, abaissant la fonction de travail du substrat et optimisant l’extraction des charges, tout en limitant les pertes énergétiques. La densité accrue des SAMs facilite par ailleurs la reproductibilité du processus et son déploiement à grande échelle.
Des performances certifiées et durables
Grâce à cette innovation, les cellules solaires testées ont atteint un rendement de conversion de puissance (Power Conversion Efficiency – PCE) de 26,98 %, avec une valeur certifiée de 26,82 %. Les performances ont été maintenues sans dégradation après 1 000 heures de fonctionnement continu sous protocole ISOS-L-2, norme définie par la Commission électrotechnique internationale (IEC). Les modules ont également conservé plus de 98 % de leur efficacité initiale après 700 cycles thermiques compris entre -40 °C et 85 °C.
Wu Shengfan a indiqué que les résultats expérimentaux démontrent une applicabilité large à différentes molécules SAM standards, garantissant ainsi une adaptabilité industrielle. Cette avancée positionne la technologie comme solution potentielle pour une intégration commerciale à grande échelle dans un délai de trois à cinq ans.
Objectif de production industrielle
La publication de cette recherche dans la revue Nature représente une première pour la Lingnan University en tant que co-auteur correspondant. Elle reflète les capacités de recherche croissantes dans le domaine des technologies photovoltaïques avancées, notamment sur les matériaux pérovskites inversés. L’objectif déclaré est de permettre la fabrication de modules solaires de grande taille à haute performance, répondant aux exigences de durabilité pour les applications industrielles.
