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Première réussite pour le Pérovskite: Test de polarisation inverse pour des cellules et modules imprimés en pérovskite selon la norme CEI

L'un des principaux défis des systèmes photovoltaïques (PV) à pérovskite est leur stabilité à long terme. Bien que des efforts aient été faits pour améliorer la durée de vie des dispositifs PV en pérovskite, leur dégradation sous une tension négative appliquée (polarisation inverse) a été à peine étudiée tout ce temps. Une équipe de recherche de l'Institut Fraunhofer pour les systèmes d'énergie solaire, du NREL, de Solaronix SA et du Centre de recherche sur les matériaux de l'Université de Fribourg a présenté des cellules solaires en pérovskite avec des électrodes à base de carbone qui démontrent une résistance élevée face à la dégradation induite par la polarisation inverse. Les principaux mécanismes de dégradation identifiés sont la perte d'iode et l'échauffement excessif à des tensions inférieures à -9 V. Les modules ont supporté avec succès les conditions d'essai de point chaud spécifiées dans la norme internationale CEI 61215-2:2016 dans un laboratoire accrédité d'essai de modules .

Dans des études antérieures, une tension négative appliquée à des piles de cellules solaires conventionnelles en pérovskite entraînait une panne et une destruction irréversible du dispositif. Dans cette étude, l'équipe de recherche internationale a identifié deux principaux mécanismes de dégradation. Le premier est la perte d'iode causée par l'effet tunnel des trous dans la pérovskite, qui se produit même à une faible polarisation inverse mais ne décompose la pérovskite qu'après de longues durées. Un autre facteur est l'échauffement local à une forte polarisation inverse qui entraîne la formation de PbI2, qui commence au niveau des shunts et suit ensuite le chemin de faible résistance pour le courant de la cellule, qui est principalement influencé par la résistance de la feuille d'électrode.
Le dépassement de ces mécanismes a été rendu possible notamment par les cellules solaires monolithiques à pérovskite avec des électrodes en graphite très stables développées dans le cadre du projet par Fraunhofer ISE et Solaronix. Les électrodes à base de carbone ne sont pas sujettes à la fusion à haute température, ni à la migration des ions (métalliques) de l'électrode vers l'absorbeur pérovskite, ni à l'oxydation de l'électrode, ce qui en fait un candidat idéal pour améliorer la stabilité des cellules solaires pérovskites.
Cette étude présente pour la première fois les résultats publiés de cellules et de modules solaires pérovskites qui satisfont aux exigences du test de "point chaud" CEI 61215-2:2016 dans un "TestLab de Modules PV " accrédité du Fraunhofer ISE." "Beaucoup a été réalisé ces dernières années en termes de stabilité à long terme des pérovskites, mais la destruction sous contrainte inverse a été un problème non résolu jusqu'à lors. Nous sommes très heureux d'avoir pu surmonter ce problème", déclare Dmitry Bogachuk, Fraunhofer ISE. "La réussite de ce test confirme la stabilité supérieure des dispositifs PV pérovskite avec des électrodes à base de carbone et met en évidence leur grand potentiel d'industrialisation. C'est une étape importante pour la commercialisation du PV pérovskite", ajoute David Martineau, Solaronix SA.
Les résultats ont été publiés dans l'article “Perovskite Photovoltaic Devices with Carbon-Based Electrodes Withstanding Reverse-Bias Voltages Up to -9V and Surpassing IEC 61215:2016 International Standard” du Journal SolarRRL.
https://www.ise.fraunhofer.de/en/press-media/news/2021/reverse-bias-iec-test-passed-for-the-first-time-in-printed-perovskite-cells-and-modules.html