Cellules solaires à base de pérovskites hybrides

Depuis le début de la révolution industrielle, la consommation d’énergie de l’humanité n’a cessé de croître. Actuellement, l’électricité est devenue indispensable. En 2024, 59,1 % de la consommation électrique mondiale était produite à partir d’énergies fossiles non renouvelables, telles que le pétrole, le charbon et le gaz, tandis que 40,9 % l’étaient à partir d’autres sources d’énergie : nucléaire et renouvelables. Hormis l’énergie nucléaire et géothermique, le soleil est à l’origine de la quasi-totalité des sources d’énergie renouvelables et fossiles utilisées par l’humanité pour ses besoins alimentaires, domestiques et industriels. Avec ~ 7,5 × 10 ¹⁷  kWh/an, l’énergie solaire, qui arrive à un rythme assez régulier sur terre, représente environ 4 600 fois la consommation mondiale actuelle d’énergie. Elle constitue donc une ressource très abondante et inépuisable. Directement exploitée, celle-ci serait donc capable, à elle seule, de combler largement les besoins actuels de la population mondiale. Dans le contexte actuel de changement climatique et de raréfaction des ressources, l’exploitation des sources d’énergie renouvelable et en particulier du solaire photovoltaïque (PV) est devenue une priorité. Le PV traite de la transformation directe de l’énergie solaire en énergie électrique. On notera qu’il existe aussi des voies thermiques et thermodynamiques pour récupérer l’énergie solaire. Cette ressource d’énergie peut être produite et utilisée localement.

Différentes filières technologiques ont été développées pour les cellules PV. Les filières les plus matures, qui sont actuellement industrialisées et commercialisées, font appel à des matériaux semi-conducteurs et à leurs associations pour générer de l’électricité. Les cellules correspondantes sont les cellules à « jonction $p-n$  ». Parmi les technologies qui exploitent ces structures, on distingue le silicium monocristallin et polycristallin, ainsi que des technologies couches minces (silicium amorphe/microcristallin, les alliages CIGS à base de cuivre, d’indium, de gallium et de sélénium, et le CdS/CdTe). Les cellules solaires au silicium demandent des matériaux de grande pureté qui sont d’un coût, notamment énergétique, élevé. La filière qui occupe actuellement la plus grande part du marché PV est la filière au silicium cristallin.

D’autre part, des filières « en rupture » sont développées depuis plusieurs décennies. Elles recherchent une baisse significative du coût des cellules en se basant sur des concepts différents de fonctionnement, permettant l’utilisation de matériaux abondants et faciles à mettre en œuvre. Ces dispositifs ne sont...