Les scientifiques prennent une bouchée du défi de l’efficacité solaire avec le modèle sandwich

structure atomique

Crédit: CC0 Public Domain

Dans un monde avide d’énergie renouvelable moins chère et plus efficace, les chercheurs australiens ont servi une friandise.

Les travaux menés par le Centre d’excellence de l’ARC en science des excitons ont montré que les couches minces bidimensionnelles (2D) utilisées dans certaines cellules solaires à pérovskite ressemblent étroitement à un sandwich. La pérovskite est un matériau passionnant à la pointe de la recherche et de la conception de l’énergie solaire.

Auparavant, les scientifiques pensaient que ces films de pérovskite 2D avaient une structure «  en gradient  », dans laquelle certains composants ont été trouvés profondément dans le matériau, avec d’autres éléments complémentaires seulement situés plus près de la surface, comme la garniture d’un craquelin.

Cependant, dans un article publié dans Journal de chimie des matériaux C, des membres d’Exciton Science basés à l’Université de Melbourne, ainsi que des collaborateurs de l’agence scientifique nationale australienne CSIRO et de l’Université du Shandong, ont fourni la preuve d’une structure en sandwich, dans laquelle deux couches du même type (le pain) entourent une , couche contrastante (le remplissage).

Cette disposition encourage les excitons – des quasiparticules importantes pour convertir la lumière du soleil en électricité – à se déplacer de la couche centrale vers les deux surfaces du film, tandis que les transporteurs libres transportent la charge pour la collecte par électrodes, contribuant ainsi à une production d’énergie solaire plus efficace lorsqu’ils sont incorporés dans les appareils.

« Un vrai problème a été de comprendre quelle est la structure de ces cellules solaires 2D pérovskite », a déclaré l’auteur correspondant, le professeur Ken Ghiggino.

« Il y a eu beaucoup de controverses dans la littérature. L’avancée que nous avons réalisée est de découvrir quelle est la structure réelle de ces films et comment ils fonctionnent dans une cellule solaire. »

Les dispositifs de pérovskite 2D présentent un intérêt particulier en raison de leur stabilité et de leur durabilité supérieures par rapport aux cellules de pérovskite «3D». Les dispositifs prototypes 2D, développés par les chercheurs à l’aide de l’infrastructure et de l’expertise du CSIRO, ont démontré une efficacité de 13%.

Avec une meilleure compréhension fondamentale de la structure, les chercheurs vont maintenant tenter d’augmenter l’efficacité du dispositif en modifiant l’épaisseur des couches à l’intérieur du «sandwich de pérovskite».

En plus des cellules solaires, les films de pérovskite 2D améliorés ont des applications importantes dans les diodes électroluminescentes (LED) et les photodétecteurs, telles que l’imagerie vidéo, les communications optiques, l’imagerie biomédicale, la sécurité, la vision nocturne, la détection de gaz et la détection de mouvement.

L’auteur principal, le Dr Fei Zheng, a déclaré: « C’est la première fois qu’une structure en sandwich est proposée par rapport au modèle de distribution de gradient conventionnel. Nous pensons que cette découverte aidera à la conception et à l’optimisation des appareils pour des performances plus élevées des cellules 2D et des LED. »


Un nouveau modificateur augmente l’efficacité des cellules solaires en pérovskite


Plus d’information:
Fei Zheng et al, Un modèle structurel de type sandwich révélé pour les films de pérovskite quasi-2D, Journal de chimie des matériaux C (2021). DOI: 10.1039 / D1TC00606A

Fourni par le Centre d’excellence de l’ARC en science de l’exciton

Citation: Les scientifiques s’attaquent au défi de l’efficacité solaire avec le modèle sandwich (2021, 19 mai) récupéré le 19 mai 2021 sur https://techxplore.com/news/2021-05-scientists-solar-efficiency-sandwich.html

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