Les scientifiques créent des matériaux stables pour des cellules solaires plus efficaces

cellule photovoltaïque

Crédit : CC0 Domaine Public

Des chercheurs de l’Université Queen Mary de Londres ont mis au point un nouveau processus de production de matériaux pérovskites stables pour créer des cellules solaires plus efficaces.

Le silicium cristallin est le matériau le plus largement utilisé pour les cellules solaires. Cependant, au cours de la dernière décennie, les cellules solaires à pérovskite, fabriquées à partir de matériaux à base de pérovskite aux halogénures métalliques, se sont révélées prometteuses de fabriquer des cellules solaires moins chères et potentiellement plus efficaces que le silicium.

Mais alors que les cellules solaires à pérovskite peuvent désormais rivaliser en termes d’efficacité avec des cellules solaires à base de silicium plus établies, un défi clé qui reste sans réponse est leur instabilité chimique. Les pérovskites sont très sensibles à l’humidité, à l’oxygène et même à la lumière, ce qui signifie qu’ils peuvent se dégrader rapidement dans l’air.

Un matériau de pérovskite, le formamidinium pérovskite, pourrait aider à résoudre ce problème car sa structure cristalline pure de couleur noire, connue sous le nom de FAPbI3, est plus stable chimiquement que beaucoup d’autres pérovskites. Ses propriétés optiques sont également bien mieux adaptées pour absorber la lumière et produire de l’électricité efficacement dans une cellule solaire que les matériaux pérovskites existants. Cependant, créer cette forme noire et stable du matériau est difficile, et il peut souvent former à la place une phase jaune qui ne convient pas aux cellules solaires.

Dans l’étude publiée dans la revue Matériaux avancés, les chercheurs décrivent un nouveau processus de création de FAPbI3. L’un des défis de la création de FAPbI3 est que les températures élevées (150 degrés Celsius) utilisées peuvent provoquer l' »étirement » des cristaux dans le matériau, les rendant tendus, ce qui favorise la phase jaune. Et tandis que certains rapports précédents ont utilisé de petites quantités de produits chimiques supplémentaires pour aider à former FAPbI3dans ces conditions, il peut être très difficile de contrôler l’uniformité et les quantités de ces additifs lors de la fabrication de cellules solaires à très grande échelle, et l’impact à long terme de leur inclusion n’est pas encore connu.

La nouvelle approche décrite dans l’étude expose plutôt des films de FAPbI3 à un aérosol contenant un mélange de solvants à une température plus basse (100 degrés Celsius). Les chercheurs ont découvert qu’ils pouvaient former un FAPbI en phase noire très stable3 après seulement une minute, par rapport à d’autres approches qui peuvent prendre environ 20 minutes. Ils montrent également que les températures plus basses utilisées aident à « relâcher » les cristaux à l’intérieur du matériau.

Le Dr Joe Briscoe, lecteur en matériaux et dispositifs énergétiques à Queen Mary, a déclaré : « La pérovskite de formamidinium pur pourrait produire des cellules solaires à pérovskite plus efficaces et plus stables que celles fabriquées avec d’autres pérovskites hybrides couramment utilisées à base de méthylammonium. Cela pourrait être très important. pour commercialiser cette technologie, d’autant plus que le processus peut facilement être étendu. »

« Dans cette étude, nous avons démontré une nouvelle approche plus efficace pour créer du formamidinium pérovskite noir pur et stable FAPbI3. Comme notre procédé utilise une structure de cellule solaire pérovskite « inversée » et une température de recuit plus basse, cela le rend également très approprié pour fabriquer des cellules solaires flexibles sur du plastique, ce qui pourrait avoir de nombreuses applications, par exemple dans les vêtements et les véhicules. »


L’innovation chimique stabilise la formulation de pérovskite la plus performante


Plus d’information:
Tian Du et al, sans additif, cristallisation à basse température de la pérovskite stable α ‐FAPbI 3, Matériaux avancés (2021). DOI : 10.1002/adma.202107850

Fourni par Queen Mary, Université de Londres

Citation: Des scientifiques créent des matériaux stables pour des cellules solaires plus efficaces (2021, 15 décembre) récupéré le 15 décembre 2021 sur https://techxplore.com/news/2021-12-scientists-stable-materials-efficient-solar.html

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