Des chercheurs de l’Université de Hong Kong dévoilent une construction cachée pour des cellules solaires à pérovskite améliorées
par Simon Mansfield
Sydney, Australie (SPX) 21 juillet 2024
Des chercheurs de l’École d’ingénierie de l’Université des sciences et applied sciences de Hong Kong (HKUST) ont découvert des concavités de floor sur des grains cristallins individuels dans des movies minces de pérovskite. Cette découverte fondamentale révèle des effets significatifs sur les propriétés et la fiabilité des movies. En s’appuyant sur ces connaissances, l’équipe a développé une nouvelle méthode pour améliorer l’efficacité et la stabilité des cellules solaires à pérovskite en éliminant ces concavités de floor des grains.
Les cellules solaires à pérovskite sont une technologie prometteuse qui pourrait remplacer les cellules solaires au silicium dans diverses purposes, notamment l’électricité du réseau, l’énergie moveable et le photovoltaïque spatial. Elles offrent des rendements de conversion de puissance (PCE) supérieurs à ceux des cellules au silicium commerciales et présentent des avantages tels que de faibles coûts de matériaux, une fabrication sturdy et une polyvalence en termes de transparence et de couleur. Cependant, la stabilité des dispositifs à pérovskite dans des circumstances de lumière, d’humidité et thermomécaniques a entravé leur commercialisation.
Pour relever ce défi, le professeur ZHOU Yuanyuan, professeur associé du département de génie chimique et biologique de l’HKUST, et son groupe de recherche ont mené une étude axée sur la microstructure des matériaux. Ils ont découvert de nombreuses concavités de floor au niveau des grains cristallins du matériau perovskite. Ces concavités perturbent la continuité structurelle à l’interface du movie perovskite, agissant comme un facteur de microstructure caché qui limite l’efficacité et la stabilité des cellules perovskites.
L’équipe a réussi à éliminer de manière innovante les concavités de la floor des grains en utilisant une molécule tensioactive, l’acide tridécafluorohexane-1-sulfonique de potassium, pour gérer l’évolution de la contrainte et la diffusion des ions lors de la formation des movies de pérovskite. Par conséquent, leurs cellules de pérovskite ont montré des améliorations marquées de la rétention d’efficacité lors des exams de cyclage thermique standardisés, de chaleur humide et de suivi du level de puissance maximale.
« La construction et la géométrie des grains cristallins individuels sont à l’origine des performances des semi-conducteurs et des cellules solaires à base de pérovskite. En dévoilant les concavités de la floor des grains, en comprenant leurs effets et en tirant parti du génie chimique pour adapter leur géométrie, nous innovons dans une nouvelle façon de fabriquer des cellules solaires à base de pérovskite avec une efficacité et une stabilité à la limite de leurs limites », a déclaré le professeur Zhou, auteur correspondant de cet ouvrage.
« Nous avons été très intrigués par les concavités de floor des grains de pérovskite lorsque nous avons utilisé la microscopie à drive atomique pour examiner les détails structurels des movies de pérovskite. Ces concavités sont généralement enfouies sous le fond du movie et peuvent facilement être négligées », a-t-il ajouté.
« La microstructure est d’une significance vitale pour les cellules solaires à pérovskite et d’autres dispositifs optoélectroniques, et peut être plus complexe que les matériaux conventionnels en raison des caractéristiques hybrides organiques-inorganiques des matériaux à pérovskite. Sous la route du professeur Zhou, nous sommes en mesure de développer diverses approches innovantes de caractérisation et de science des données pour mieux comprendre la microstructure de la pérovskite », a déclaré ZHANG Yalan, doctorant dans le groupe de recherche du professeur Zhou et co-auteur de cet ouvrage.
Les recherches de l’équipe, intitulées « Élimination des concavités de floor des grains pour améliorer les interfaces de couches minces de pérovskite », ont été publiées dans la prestigieuse revue Nature Power. L’étude a été menée en collaboration avec l’Université baptiste de Hong Kong et l’Université Yale.
Rapport de recherche:Élimination des concavités de floor des grains pour améliorer les interfaces de couches minces de pérovskite
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Université des sciences et applied sciences de Hong Kong
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