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Comment des chercheurs chinois ont atteint 28,04 % d’efficacité avec une cellule solaire tandem
L’équipe dirigée par Li Yongfang et Meng Lei a obtenu une efficacité certifiée en régime stationnaire de 28,04 %, présentée comme un record mondial pour les cellules solaires tandem pérovskite organique. La stratégie dite de « régulation à toutes les étapes » vise à limiter les défauts et la ségrégation des halogénu...
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Réponse de recherche
Points clés à retenir
- L’équipe dirigée par Li Yongfang et Meng Lei a obtenu une efficacité certifiée en régime stationnaire de 28,04 %, présentée comme un record mondial pour les cellules solaires tandem pérovskite organique.
- La stratégie dite de « régulation à toutes les étapes » vise à limiter les défauts et la ségrégation des halogénures pendant la préparation des matériaux, la croissance du film et le fonctionnement sous lumière.
- La cellule a conservé 90 % de son rendement initial après 625 heures d’illumination continue.
- L’architecture, potentiellement compatible avec des procédés en solution, pourrait convenir à des dispositifs fins et flexibles.
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Une équipe de l’Institut de chimie de l’Académie chinoise des sciences, dirigée par l’académicien Li Yongfang et le chercheur Meng Lei, a annoncé une efficacité de conversion de puissance certifiée en régime stationnaire de 28,04 % pour une cellule solaire tandem pérovskite-organique. Le résultat est présenté comme un record mondial pour cette catégorie de dispositifs. L’étude publiée dans Nature date du 13 juillet 2026, et non du 21 août. 18
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L’intérêt de cette avancée ne tient pas seulement au chiffre affiché. Les chercheurs se sont également attaqués à l’un des principaux problèmes des pérovskites à large bande interdite : sous l’effet de la lumière, les halogénures peuvent se redistribuer dans le matériau et former des phases aux bandes interdites différentes. Ce phénomène, appelé ségrégation de phase induite par la lumière, peut faire baisser les performances pendant le fonctionnement.
Le résultat en quelques chiffres
La cellule tandem monolithique a atteint une efficacité maximale de 28,80 %, tandis que son efficacité certifiée en régime stationnaire s’établit à 28,04 %. 18 Avant son intégration à la cellule organique inférieure, la sous-cellule supérieure en pérovskite à large bande interdite affichait également une tension en circuit ouvert exceptionnellement élevée pour ce type de dispositif, selon l’Académie chinoise des sciences.
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La cellule a par ailleurs conservé 90 % de son efficacité initiale après 625 heures d’illumination continue, d’après les communications de l’institut et les médias d’État chinois. 18
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Ces résultats restent ceux d’une cellule de laboratoire. Ils ne prouvent ni la maturité d’une production industrielle à grande échelle ni l’aptitude de la technologie à fonctionner dans l’espace.
Pourquoi empiler deux cellules ?
Une cellule solaire tandem associe deux sous-cellules photovoltaïques qui n’absorbent pas exactement les mêmes longueurs d’onde. Dans la configuration étudiée, une pérovskite à large bande interdite est placée au-dessus d’une sous-cellule organique à bande interdite plus étroite.
- La pérovskite supérieure à large bande interdite absorbe principalement les photons les plus énergétiques.
- La cellule organique inférieure récupère une partie de la lumière moins énergétique qui traverse la première couche.
Cette combinaison permet de mieux exploiter le spectre solaire qu’un absorbeur unique. Les cellules tandem pérovskite-organiques reposent ainsi sur l’association en série d’une sous-cellule avant en pérovskite à large bande interdite et d’une sous-cellule arrière organique à bande interdite plus étroite. 25
La couche organique peut aussi contribuer à protéger la pérovskite de certaines agressions environnementales, mais l’importance de cet effet dépend de l’ensemble de l’empilement, de l’encapsulation et des conditions d’utilisation.
Une stratégie pour stabiliser le matériau dans la durée
Les pérovskites mixtes contenant plusieurs halogénures sont particulièrement intéressantes pour les cellules tandem : leur bande interdite peut être ajustée afin de compléter celle de la cellule arrière. Leur stabilité sous illumination demeure toutefois un obstacle majeur.
Pour le surmonter, l’équipe de l’Académie chinoise des sciences a développé une approche décrite comme une « régulation à toutes les étapes ». Au lieu de corriger les défauts uniquement après la formation du film, les chercheurs cherchent à agir pendant la préparation des matériaux, la croissance du film et le fonctionnement ultérieur de la cellule. La méthode s’appuie sur un additif photo-transformable destiné à stabiliser la phase pérovskite à halogénures mixtes. 17
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L’objectif est de limiter la redistribution des ions halogénures provoquée par la lumière. En réduisant cette ségrégation de phase, les chercheurs veulent préserver la tension de la sous-cellule en pérovskite et maintenir la puissance délivrée par le tandem pendant l’éclairement. 17
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Cette approche est importante car rendement et stabilité sont étroitement liés dans les dispositifs tandem à large bande interdite. Une cellule très performante au début d’un essai perd une grande partie de son intérêt si sa couche active se transforme rapidement sous la lumière de fonctionnement.
Des panneaux fins, flexibles et conformables en perspective
Les couches photovoltaïques à base de pérovskite et de matériaux organiques peuvent être déposées à partir de solutions. En théorie, cela ouvre la voie à des procédés de fabrication par revêtement, comme le dépôt à fente — ou slot-die coating — et l’impression continue de type rouleau à rouleau.
Ces techniques pourraient faciliter la production de dispositifs légers, minces et capables d’épouser des surfaces courbes. Le résultat à 28,04 % ne démontre toutefois pas, à lui seul, une fabrication industrielle rentable ou homogène.
Des travaux antérieurs ont déjà montré la faisabilité de cellules tandem pérovskite-organiques rigides et flexibles, ce qui explique l’intérêt de cette architecture pour le photovoltaïque adaptable. 10
Parmi les applications envisagées figurent :
- l’intégration photovoltaïque à des façades ou autres surfaces courbes ;
- des sources d’énergie portables et pouvant épouser la forme d’un objet ;
- des systèmes légers pour drones ;
- des structures aérospatiales où la masse et le volume de stockage sont déterminants.
Dans ces contextes, le meilleur rendement terrestre n’est pas nécessairement le seul critère. Une cellule légère, pliable ou déformable peut être utile là où un panneau rigide est difficile à installer, à transporter ou à déployer.
Des panneaux solaires enroulables pour satellites ?
L’idée mérite d’être étudiée : des panneaux flexibles et légers pourraient être roulés ou pliés avant le lancement, puis déployés en orbite. Mais le record de 28,04 % ne constitue pas une preuve de préparation au vol spatial.
Avant d’envisager une telle utilisation, il faudrait notamment démontrer :
- une résistance suffisante aux rayonnements ultraviolets et aux particules ;
- une stabilité dans le vide, ainsi qu’un contrôle du dégazage des matériaux ;
- une tenue aux cycles thermiques répétés ;
- une robustesse mécanique pendant le lancement, le déploiement et le fonctionnement ;
- des performances reproductibles sur des surfaces plus grandes et dans des modules interconnectés.
Les données disponibles établissent un record d’efficacité certifié et une bonne stabilité sous illumination continue. Elles ne valident pas la technologie pour l’environnement spatial. Cette distinction est essentielle lorsqu’on passe d’une cellule championne de petite surface à un système destiné à voler.
La prochaine étape : changer d’échelle
Le principal défi d’ingénierie sera désormais de reproduire le résultat sur des surfaces plus importantes : d’abord des sous-modules uniformes, puis des modules flexibles dotés d’interconnexions et d’une encapsulation fiables.
Il faudra aussi caractériser le comportement de l’ensemble du dispositif sous des combinaisons réalistes de chaleur, de lumière, d’humidité, de flexion, de vide et de rayonnement. Une cellule de laboratoire ne devient un produit déployable que lorsque ses performances peuvent être reproduites à plus grande échelle et maintenues malgré les contraintes propres à son usage.
Le résultat de l’Académie chinoise des sciences représente donc deux avancées simultanées : un record certifié de 28,04 % en régime stationnaire pour les tandems pérovskite-organiques et une stratégie de matériaux destinée à améliorer la stabilité des pérovskites à large bande interdite sous lumière. La portée industrielle et spatiale de cette percée dépendra de la capacité des chercheurs à conserver ces gains lors du passage à la production et des essais de fiabilité propres à chaque application.
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Quelle est la réponse courte à « Comment des chercheurs chinois ont atteint 28,04 % d’efficacité avec une cellule solaire tandem » ?
L’équipe dirigée par Li Yongfang et Meng Lei a obtenu une efficacité certifiée en régime stationnaire de 28,04 %, présentée comme un record mondial pour les cellules solaires tandem pérovskite organique.
Quels sont les points clés à valider en premier ?
L’équipe dirigée par Li Yongfang et Meng Lei a obtenu une efficacité certifiée en régime stationnaire de 28,04 %, présentée comme un record mondial pour les cellules solaires tandem pérovskite organique. La stratégie dite de « régulation à toutes les étapes » vise à limiter les défauts et la ségrégation des halogénures pendant la préparation des matériaux, la croissance du film et le fonctionnement sous lumière.
Que dois-je faire ensuite en pratique ?
La cellule a conservé 90 % de son rendement initial après 625 heures d’illumination continue.