PÉROVSKITES

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Le fort rendement des cellules photovoltaïques à pérovskite

En 2012, le chimiste suisse Michael Grätzel a l’idée d’intégrer d’une façon originale des pérovskites dans un type de cellules photovoltaïques qu’il a inventé vingt ans plus tôt, et dans lequel le dioxyde de titane remplace fort avantageusement – en termes de coût et de simplicité de fabrication – le silicium habituellement utilisé. En effet, le silicium des cellules photovoltaïques doit être purifié par un procédé fort coûteux. Le rendement de ces cellules restait deux fois inférieur à celui des cellules au silicium. Les travaux des équipes de M. Grätzel à Lausanne et d’Henry Snaith à Oxford déclenchent une série d’études qui démontrent que le rendement des cellules de Grätzel est considérablement amélioré par cette utilisation de pérovskites, jusqu’à des efficacités supérieures à 20 p. 100. Mais ces nouvelles cellules solaires ont un défaut important : elles se dégradent rapidement et irréversiblement sous la lumière du soleil. Des recherches se poursuivent dans de nombreux laboratoires pour vaincre cet obstacle et obtenir un matériau stable, par exemple en encapsulant les cellules. Améliorer durablement leurs caractéristiques nécessite de mieux comprendre les mécanismes physiques sous-jacents au comportement particulier des électrons dans les matériaux considérés. On envisage aussi de procéder à une intégration monolithique d’une couche de pérovskite sur une cellule en silicium afin de profiter de la complémentarité des deux techniques puisque les pérovskites absorbent mieux les radiations bleues et le silicium la partie rouge et infrarouge du spectre solaire.

Film de pérovskite

Film de pérovskite

Photographie

Ce film de cristaux de pérovskite inclus dans un support organique, vu ici en microcopie électronique à balayage, est un élément des cellules photoélectriques de nouvelle génération. 

Crédits : Michael Graetzel & al./ EPFL

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Cellule photovoltaïque à pérovskite

Cellule photovoltaïque à pérovskite

Dessin

Une cellule photovoltaïque conventionnelle est constituée de plusieurs couches superposées dans lesquelles le silicium joue le rôle de capteur et d'émetteur. Dans une cellule à silicium-pérovskite, on superpose deux sous-cellules. La sous-cellule supérieure à pérovskite semi-transparente... 

Crédits : Encyclopædia Universalis France

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Il reste beaucoup à apprendre des structures de type pérovskite, et on n’a sans doute pas fini de découvrir de nouvelles applications de leurs intéressantes propriétés. Il est trop tôt pour affirmer que les cellules photovoltaïques seront leur domaine privilégié d’utilisation, mais cette possibilité est poursuivie par de nombreux laboratoires de recherche appliquée.


Médias de l’article

Cristal de pérovskite

Cristal de pérovskite
Crédits : Gary Cook/ Visuals Unlimited/ SPL - Science Photo Library/ Biosphoto

photographie

Structure d’un cristal de pérovskite

Structure d’un cristal de pérovskite
Crédits : Encyclopædia Universalis France

dessin

Film de pérovskite

Film de pérovskite
Crédits : Michael Graetzel & al./ EPFL

photographie

Cellule photovoltaïque à pérovskite

Cellule photovoltaïque à pérovskite
Crédits : Encyclopædia Universalis France

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Écrit par :

  • : docteur en sciences de la Terre, concepteur de la collection La Science au présent à la demande et sous la direction d'Encyclopædia Universalis, rédacteur en chef de 1997 à 2015
  • : directeur de recherche au CNRS, centre de physique théorique de l'École polytechnique, Palaiseau

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Pour citer l’article

Yves GAUTIER, Bernard PIRE, « PÉROVSKITES », Encyclopædia Universalis [en ligne], consulté le 06 décembre 2019. URL : http://www.universalis.fr/encyclopedie/perovskites/