Les simulations informatiques offrent de nouvelles views sur l’amélioration des matériaux des cellules solaires
par Robert Schreiber
Berlin, Allemagne (SPX) 16 octobre 2024
Des chercheurs de l’Université de technologie Chalmers en Suède ont progressé dans la compréhension des pérovskites aux halogénures, une classe prometteuse de matériaux pour les cellules solaires. Ces matériaux pourraient constituer une various efficace et rentable aux cellules traditionnelles à base de silicium, mais ils sont confrontés à des problèmes de stabilité. Ces nouvelles connaissances devraient contribuer au développement de cellules solaires plus fiables et plus efficaces, éléments clés de la transition vers une énergie sturdy.
Les pérovskites aux halogénures font référence à un groupe de matériaux reconnus pour leur potentiel dans les cellules solaires flexibles et légères et dans diverses purposes optiques, telles que les LED. Ils présentent une grande efficacité en termes d’absorption et d’émission de lumière, ce qui les rend adaptés aux applied sciences solaires de nouvelle génération. Cependant, comprendre les causes d’une dégradation rapide reste un impediment à l’optimisation de ces matériaux.
Des simulations informatiques avancées révèlent le comportement des matériaux
L’équipe de recherche a utilisé des simulations informatiques avancées et l’apprentissage automatique pour étudier les matériaux pérovskites 2D, qui sont généralement plus stables que leurs homologues 3D. Les résultats, publiés dans *ACS Vitality Letters*, fournissent de nouvelles informations sur les facteurs qui influencent les propriétés des matériaux.
« En cartographiant le matériau dans des simulations informatiques et en le soumettant à différents scénarios, nous pouvons tirer des conclusions sur la façon dont les atomes du matériau réagissent lorsqu’ils sont exposés à la chaleur, à la lumière, and many others. », a expliqué le professeur Paul Erhart de l’équipe de recherche. « Nous disposons désormais d’une description microscopique du matériau qui est indépendante de ce que les expériences ont montré, mais dont nous pouvons montrer qu’elle conduit au même comportement que les expériences. »
Les simulations permettent aux chercheurs d’analyser le comportement des matériaux à un niveau détaillé, offrant ainsi une vue distinctive qui complète les données expérimentales. Cette approche a permis d’observer ce qui conduit à des résultats spécifiques dans les expériences, approfondissant ainsi la compréhension de la fonctionnalité des pérovskites 2D.
L’apprentissage automatique permet une analyse plus massive et plus approfondie
L’intégration de methods d’apprentissage automatique a permis aux chercheurs d’étudier des systèmes plus vastes sur des durées plus longues que ce qui était auparavant doable.
« Cela nous a donné à la fois une vue d’ensemble beaucoup plus massive qu’auparavant, mais également la possibilité d’étudier les matériaux de manière beaucoup plus détaillée », a déclaré la professeure agrégée Julia Wiktor. « Nous pouvons voir que dans ces couches très fines de matériau, chaque couche se comporte différemment, et c’est quelque selected de très difficile à détecter expérimentalement. »
La composition et l’interplay des couches dans les pérovskites 2D
Les pérovskites 2D sont constituées de couches inorganiques séparées par des molécules organiques, qui jouent un rôle essential dans la détermination de la stabilité et des propriétés optiques du matériau. Comprendre les mouvements atomiques au sein de ces couches et leur connexion aux lieurs organiques est essentiel pour concevoir des dispositifs efficaces.
« Dans les pérovskites 2D, vous avez des couches de pérovskite liées à des molécules organiques. Ce que nous avons découvert, c’est que vous pouvez contrôler directement la façon dont les atomes dans les couches superficielles se déplacent grâce au choix des lieurs organiques », a noté Erhart. « Ce mouvement est essential pour les propriétés optiques, créant un effet domino qui s’étend profondément à l’intérieur du matériau. »
Orientations futures de la recherche
Les résultats de l’étude ouvrent la voie au développement de dispositifs optoélectroniques plus stables et plus efficaces en identifiant les configurations moléculaires qui pourraient améliorer les performances. Les chercheurs visent à étendre leurs travaux à des systèmes plus complexes, en se concentrant sur les interfaces essentielles au fonctionnement des appareils.
« Notre prochaine étape consiste à passer à des systèmes encore plus complexes et en particulier à des interfaces fondamentales pour le fonctionnement des appareils », a ajouté Wiktor.
Rapport de recherche :Affect des espaceurs organiques et de la dimensionnalité sur la modélisation des pérovskites aux halogénures
Liens connexes
Département de physique, Université de technologie Chalmers
Tout sur l’énergie solaire sur SolarDaily.com
