Simulation et optimisation d’une cellule solaire pérovskite avec SCAPS-1D

Abstract

Dans le contexte global de la diversification de l’utilisation des ressources naturelles, le recours aux énergies renouvelables et en particulier le solaire photovoltaïque se fait de plus en plus fort. À ce titre, le développement d’une nouvelle génération de cellules photovoltaïques à base de pérovskite semble prometteur. Dans ce travail, nous avons étudié par simulation numérique unidimensionnelle les performances photovoltaïques d'une cellule solaire basée sur le matériau hybride pérovskite CH3NH3PbI3 (structure ZnO/CH3NH3PbI3/CuI) en utilisant le logiciel SCAPS-1D. L’objectif principal est d’améliorer les performances de la cellule solaire en déterminant les paramètres optimaux pour son fonctionnement. Dans ce cadre, l’influence de plusieurs paramètres physiques sur les caractéristiques électriques du dispositif a été analysée. Nous nous sommes intéressés plus particulièrement à l’effet de l’épaisseur de la couche pérovskite (absorbeur), à l’impact de l'épaisseur et du dopage des couches de transport d'électrons (ETL en ZnO) et de trous (HTL en CuI). Les résultats mettent en évidence un compromis physique optimal pour l'absorbeur permettant d'atteindre une efficacité de conversion maximale de l'ordre de 17,1 %. Ce travail confirme l’importance des outils de simulation pour la conception et l'optimisation des cellules solaires de nouvelle génération.