Des chercheurs de l’Université du Zhejiang en Chine ont conçu une cellule solaire à pérovskite inversée en utilisant un nouveau matériau hybride à haute entropie (HEHP). Cette approche a permis d’améliorer la stabilité, sans compromettre l’efficacité.
La structure HEHP est unique en raison de ses fractions organiques hautement désordonnées. Ces fractions contribuent au gain d’entropie et améliorent la stabilité thermique et la robustesse structurelle. Magazine PVla co-auteure de l’étude, Jingjing Sue, a expliqué les conclusions de l’équipe.
« Nos travaux mettent en évidence le potentiel d’un type de structure à haute entropie, à savoir la pérovskite hybride à haute entropie, pour améliorer l’efficacité et la stabilité de l’énergie solaire à base de pérovskite », a déclaré Sue.
Ce nouveau matériau se distingue par sa structure perovskite monophasée multicomposante. Par rapport aux perovskites classiques, cette structure présente une stabilité de phase plus élevée à haute température, confirmée par spectroscopie de résonance magnétique nucléaire (RMN).
« Le monocristal HEHP a montré un ensemble de pics caractéristiques de tous les cations organiques constitutifs, ce qui correspond bien à celui du mélange équimolaire des cinq cations organiques », a expliqué l’équipe. Cela suggère une structure hybride comprenant des structures inorganiques ordonnées et des intercalaires organiques désordonnés.
Efficacité et stabilité comme jamais auparavant
L’équipe a construit une cellule solaire à pérovskite en utilisant le film HEHP, qui, selon eux, présente une résistance remarquable à l’eau et à la chaleur humide.
Leur architecture de cellule solaire comprend un substrat en oxyde d’étain-indium (ITO), une couche de transport d’électrons (ETL) en oxyde d’étain (SnO2), l’absorbeur de pérovskite, une couche de transport de trous Spiro-OMeTAD et un contact métallique en argent (Ag).
Dans des conditions d’éclairage standard, la cellule a atteint un rendement de conversion de puissance de 25,7 %, dépassant les 23,2 % du dispositif de référence. La tension en circuit ouvert a atteint 1,17 V, tandis que la densité de courant de court-circuit et le facteur de remplissage étaient respectivement de 25,8 mA cm² et de 85,2 %.
Il convient de noter que la cellule à base de HEHP a conservé plus de 98 % de son efficacité initiale après 1 000 heures de fonctionnement. Cela suggère que la cellule est adaptée aux applications à long terme dans le monde réel.
L’équipe attribue ces améliorations à la réduction des recombinaisons non radiatives et à l’optimisation de l’interface résultant de l’incorporation de HEHP. « La supériorité de HEHP par rapport à un seul composant dans la réduction des désordres électroniques pourrait être attribuée à la coexistence de plusieurs types de cations du site A qui peuvent interagir de manière synergique avec divers défauts », a déclaré l’équipe à PV Magazine.
Conséquences pour l’avenir de l’énergie solaire
L’équipe de recherche estime que leur nouveau matériau perovskite pourrait être largement applicable à différentes compositions de perovskite et architectures cellulaires.
Cette polyvalence positionne HEHP comme une stratégie universelle potentielle et tolérante aux erreurs pour améliorer les performances des cellules solaires à pérovskite dans diverses conditions et pourrait s’avérer cruciale pour améliorer les rendements de production à mesure que l’industrie augmente la production de masse de dispositifs à pérovskite.
L’équipe de recherche est optimiste quant aux applications futures de ses résultats. « Cela peut servir de stratégie hautement universelle et tolérante aux erreurs pour améliorer les performances des cellules solaires à pérovskite dans divers scénarios, ce qui est crucial pour améliorer le rendement de production des dispositifs à pérovskite dans la future production industrielle de masse », ont-ils déclaré. Magazine PV.
Grâce à des recherches et développements continus, les pérovskites hybrides à haute entropie pourraient contribuer à exploiter tout le potentiel de l’énergie solaire.
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À PROPOS DE L’ÉDITEUR
Amal Jos Chacko Amal écrit du code au cours d’une journée de travail normale et rêve de prendre des photos de bâtiments sympas et de lire un livre au coin du feu. Il aime tout ce qui touche à la technologie, l’électronique grand public, la photographie, les voitures, les échecs, le football et la F1.
2024-07-07 21:47:00
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