Un traitement au plasma aide les cellules solaires à pérovskite à conjuguer rendement et durabilité

Un traitement de surface au plasma a permis à des cellules solaires à pérovskite de conserver un rendement élevé de conversion énergétique tout en résistant à la dégradation lors d’essais exigeants. Mis au point par une équipe de l’université de Pékin, ce traitement a réduit les défauts à une interface critique d’environ un facteur dix. Une cellule de petite surface a atteint un rendement de 27,2 %, tandis qu’un module de 100 centimètres carrés a atteint 24,0 %, avec un rendement certifié de 23,5 %.

Les pérovskites sont des matériaux photovoltaïques prometteurs : elles absorbent efficacement la lumière, peuvent être mises en œuvre à des températures relativement basses et se prêtent à une utilisation dans des dispositifs souples. Leur réseau cristallin relativement peu rigide est toutefois sujet à des défauts de surface qui dissipent de l’énergie, perturbent le déplacement des ions et accélèrent la baisse des performances.

Les chercheurs ont d’abord utilisé un plasma d’argon pour éliminer la couche superficielle riche en défauts. Des espèces fluorées activées par un second plasma ont ensuite réagi avec les ions de plomb exposés, formant une couche protectrice continue de fluorure de plomb de seulement 4 à 7 nanomètres d’épaisseur, sans endommager la structure cristalline sous-jacente.

Lors des essais de stabilité, une petite cellule a conservé 98,1 % de son rendement initial après 2 000 heures à 85 °C sous un éclairage simulant la lumière solaire. Un module scellé en a conservé 99,3 % après 1 600 heures à 65 °C. Les dispositifs ont également réussi les essais d’exposition aux ultraviolets, de tenue thermique, de polarisation inverse et de cycles jour-nuit. Leurs performances à plus long terme en conditions réelles restent à démontrer, mais ces travaux offrent une voie plus maîtrisable vers des modules à pérovskite durables et de plus grande surface.