Une nouvelle stratégie de passivation des défauts améliore l’efficacité et la stabilité des cellules solaires à pérovskite
par Riko Seibo
Tokyo, Japon (SPX) 15 septembre 2024
L’énergie solaire reste un élément essentiel pour réduire la dépendance aux combustibles fossiles et assurer la transition vers des sources d’énergie plus propres. Au fil du temps, les cellules solaires ont connu des progrès considérables, ce qui les rend de plus en plus efficaces pour exploiter les énergies renouvelables.
La pérovskite aux halogénures métalliques est devenue un matériau clé pour les cellules solaires en raison de ses impressionnantes propriétés optoélectroniques, qui lui permettent de convertir efficacement la lumière du soleil en énergie.
L’un des principaux matériaux utilisés pour créer un rendement de conversion de puissance élevé (PCE) dans les cellules solaires à pérovskite (PSC) est l’iodure de plomb formamidinium polycristallin (FAPbI3), connu pour sa bande interdite énergétique étroite. Cependant, malgré ses excellentes propriétés, les pérovskites polycristallines comme le FAPbI3 souffrent de défauts dans leur construction cristalline. Ces imperfections affectent leur stabilité structurelle et leurs capacités de conversion d’énergie, ce qui nuit à leurs performances globales.
Pour répondre à ce défi, une équipe de recherche dirigée par le professeur Hobeom Kim de l’Institut des sciences et applied sciences de Gwangju (GIST) a développé une stratégie innovante de passivation des défauts visant à réduire considérablement ces défauts et à améliorer à la fois l’efficacité et la stabilité des cellules solaires à pérovskite. Leur étude, publiée le 4 juillet 2024 dans « Nature Communications », a introduit une pérovskite de polytype hexagonal (6H) dans le polytype cubique (3C) FAPbI3. Ce développement a conduit à une amélioration significative du PCE par rapport aux autres variantes.
« Jusqu’à présent, l’approche la plus courante consistait à introduire un réactif chimique externe pour traiter le problème des défauts. Cependant, l’introduction de réactifs externes pourrait avoir un impression direct sur la qualité cristalline de la pérovskite pendant la croissance cristalline, c’est pourquoi notre travail ne repose pas sur de tels stabilisateurs. Au lieu de cela, nous utilisons un polytype de pérovskite chimiquement identique, le polytype 6H contenant un composant de partage des cash qui supprime efficacement la formation de défauts dans la pérovskite », explique le professeur Kim.
L’équipe a intégré la perovskite 6H dans le FAPbI3 en utilisant un excès d’iodure de plomb et de chlorure de méthylammonium. Ce processus a créé un composant qui a interagi avec le website de défaut primaire du polytype cubique (3C) FAPbI3, améliorant ainsi son intégrité structurelle et la dynamique des porteurs. Le résultat a été une durée de vie ultra-longue des porteurs de plus de 18 microsecondes et des PSC avec un PCE de 24,13 %. Le module a atteint un PCE de 21,92 %, avec une efficacité certifiée de 21,44 %, ainsi qu’une stabilité opérationnelle à lengthy terme.
Les chercheurs ont suggéré que la combinaison des polytypes 3C et 6H pourrait être la configuration optimale pour un movie de pérovskite polycristallin. Cette découverte ouvre la voie à de nouvelles avancées dans la technologie PSC, la rendant plus viable pour les purposes personnelles et commerciales telles que les panneaux solaires sur les toits, les appareils portables et les chargeurs portables.
« Les cellules solaires à pérovskite offrent une resolution transformatrice pour atteindre la neutralité carbone et lutter contre le réchauffement climatique. Leur efficacité, leur polyvalence et leur impression environnemental réduit en font un élément essentiel de la transition vers un avenir sturdy », conclut le professeur Kim.
Rapport de recherche :Passivation des défauts de faible profondeur par le polytype perovskite 6H pour des cellules solaires perovskites hautement efficaces et stables
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Institut des sciences et applied sciences de Gwangju
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