Le solaire tandem perovskite/CIGS semblait plafonner, puis des chercheurs chinois ont introduit un composé au soufre et atteint 29,71% de rendement

Une équipe chinoise annonce un rendement record de 29,71% pour une cellule tandem perovskite/CIGS en configuration quatre-terminaux (4T). L’innovation clé est l’utilisation d’un composé organo-sulfuré, le bis(2-pyridylmethyl) sulfide (2PyS), qui stabilise la couche perovskite.

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Perovskite-CIGS tandem atteint 29,71% grâce au 2PyS

Le tandem rapporté atteint une efficacité cumulée de 29,71% en configuration 4T, un niveau parmi les plus élevés publiés pour ce couple de technologies. La cellule supérieure, une perovskite à large bande interdite, affiche 22,21% en condition semi-transparente et la cellule inférieure CIGS mesure 19,65% en standalone.

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Placée sous la perovskite, la cellule CIGS voit son rendement chuter à 7,5% à cause du filtrage spectral, mais en intégration 4T la somme des sorties électriques atteint le chiffre annoncé. Les chercheurs précisent que cette approche 4T évite le couplage optique délicat requis en 2-terminaux.

Les mesures ont été réalisées en laboratoire sous spectre AM1.5G et conditions standardisées; les valeurs donnent un aperçu concret des gains accessibles grâce à l’optimisation des couches et du traitement de surface.

2PyS réorganise l’environnement de coordination du plomb (Pb)

L’additif bis(2-pyridylmethyl) sulfide (2PyS) agit en régulateur chimique lors de la cristallisation de la perovskite. Il se lie préférentiellement à PbI2, plus fortement que les solvants classiques tels que DMF ou DMSO, modulant la coordination locale des ions Pb.

Cette interaction limite la formation de défauts, supprime la migration des halogénures et réduit la ségrégation de phases photoinduites dans les absorbeurs à large bande. Concrètement, les films présentent une meilleure uniformité de grain et une densité de pièges inférieure, paramètres corrélés à l’augmentation de tension à circuit ouvert et au rendement.

Les auteurs montrent des mesures matérielles (spectroscopies et microscopies) confirmant l’adsorption de 2PyS et l’amélioration de la qualité cristalline, pointant un levier chimique simple pour résoudre des obstacles de stabilité reconnus.

Performance opérationnelle: 2000 heures à >91% d’efficacité initiale

Au-delà du rendement instantané, l’équipe rapporte une tenue opérationnelle notable: les dispositifs conservent plus de 91% de leur efficacité initiale après 2000 heures d’illumination continue. Cette donnée s’inscrit dans les préoccupations industrielles sur la longévité des pérovskites.

Les tests incluent exposition continue sous lumière simulée; les pertes observées restent limitées, ce qui suggère une réduction des mécanismes de dégradation liés à la migration ionique et à la décomposition induite par la lumière. Les mesures thermiques et électrochimiques corroborent une moindre mobilité des halogénures.

Pour la mise à l’échelle, les auteurs discutent des défis restants: reproductibilité sur grands formats, encapsulation, et compatibilité du procédé 2PyS avec les lignes de production CIGS existantes.

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Comparaison chiffrée: top cell, bottom cell et tandem 4T

Le tableau ci-dessous synthétise les performances présentées: la comparaison met en évidence les pertes dues au filtrage spectral et le bénéfice net de l’approche 4T.

Les chiffres illustrent le potentiel pratique: des gains ponctuels sur la couche perovskite se traduisent par un bénéfice global sensible pour le tandem, surtout en configuration 4T qui maximise la récupération énergétique.