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    Cartographie du mécanisme de transport d'énergie de la pérovskite chalcogénure pour l'utilisation de l'énergie solaire

    CaZrSe3 dans la phase de pérovskite orthorhombique déformée représentée à partir de (a) vue latérale et (b) vue de dessus. Crédit :Ganesh Balasubramanian, Eric Osei-Agyemang et Challen Enninful Adu

    Pour que les cellules solaires soient largement utilisées dans les décennies à venir, les chercheurs doivent résoudre deux défis majeurs :augmenter l'efficacité et réduire la toxicité.

    L'énergie solaire fonctionne à travers un processus qui convertit la lumière en énergie appelé l'effet photovoltaïque. Certains matériaux sensibles à la lumière, lorsqu'ils sont emballés ensemble dans une "cellule", ont la capacité de convertir l'énergie de la lumière en électricité.

    La plupart des cellules solaires d'aujourd'hui nécessitent une forme hautement traitée de silicium. Le traitement entraîne des effets toxiques sur l'homme et l'environnement. Selon un article publié dans Matériaux AZO en 2015, de nombreux progrès ont été réalisés depuis le développement de la première cellule solaire, mais les taux d'efficacité moyens sont encore bien inférieurs à 30 %, avec de nombreuses cellules atteignant à peine 10 pour cent d'efficacité.

    Des chercheurs ont récemment travaillé avec un matériau :une perovskite chalcogénure émergente CaZrSe 3 — qui a montré un grand potentiel pour les applications de conversion d'énergie en raison de ses propriétés optiques et électriques remarquables.

    "Ces matériaux sont extrêmement prometteurs pour les applications de conversion d'énergie solaire, " dit Ganesh Balasubramanian, professeur adjoint de génie mécanique au P.C. de l'Université Lehigh. Collège Rossin d'ingénierie et de sciences appliquées. "On peut potentiellement les concevoir comme des matériaux thermoélectriques solaires qui convertissent l'énergie thermique du soleil en énergie électrique utilisable."

    Balasubramanien, travailler avec l'étudiant postdoctoral Eric Osei-Agyemang et le premier cycle Challen Enninful Adu, avoir pour la première fois, a révélé des connaissances de première main sur les propriétés fondamentales des vecteurs d'énergie de la chalcogénure pérovskite CaZrSe 3 . Ils ont publié leurs découvertes dans NPJ Computational Materials dans un article intitulé "Ultralow lattice thermal conductivity of chalcogenide perovskite CaZrSe 3 contribue à une figure de mérite thermoélectrique élevée. » Ce travail complète un article récent de la même équipe publié dans Advanced Theory and Simulations intitulé « Doping and Anisotropy-Dependent Electronic Transport in Chalcogenide Perovskite CaZrSe 3 pour une efficacité thermoélectrique élevée."

    « Ensemble, ils offrent un aperçu global des propriétés de transport de ces matériaux, " dit Balasubramanian. " Ils démontrent également que le chalcogénure pérovskite CaZrSe 3 peut potentiellement être utilisé pour la récupération de la chaleur résiduelle ou la conversion de l'énergie solaire en électricité.

    Pour arriver à leurs résultats, l'équipe a effectué des calculs de chimie quantique en examinant les propriétés électroniques et de réseau de ces matériaux pour en tirer des informations utiles sur le transport des matériaux.

    La nouvelle que le transport d'énergie à travers des matériaux avancés tels que les chalcogénures peut être réglé par nanostructuration devrait être bien accueillie par d'autres chercheurs dans le domaine, dit Balasubramanian, rapprocher les scientifiques de l'application de ces techniques pour parvenir à une méthode de production d'énergie solaire moins chère, plus efficace et moins toxique.


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