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    Une nouvelle technique ouvre la voie à des pérovskites parfaites

    Une nouvelle technique à l'Advanced Light Source révèle ce qui se passe (de gauche à droite) dans la seconde avant, pendant, et après une goutte d'un agent solidifiant transforme une solution de précurseur liquide en un matériau solaire pérovskite. Crédit :Berkeley Lab

    Un nouveau matériau solaire passionnant appelé pérovskites aux halogénures organiques-inorganiques pourrait un jour aider les États-Unis à réaliser leurs ambitions solaires et à décarboner le réseau électrique. Mille fois plus fin que le silicium, Les matériaux solaires pérovskites peuvent être réglés pour répondre aux différentes couleurs du spectre solaire simplement en modifiant leur composition.

    Généralement fabriqué à partir de molécules organiques telles que le méthylammonium et d'halogénures métalliques inorganiques tels que l'iodure de plomb, les matériaux solaires pérovskites hybrides ont une tolérance élevée aux défauts de leur structure moléculaire et absorbent la lumière visible plus efficacement que le silicium, la norme de l'industrie solaire.

    Tout à fait, ces qualités font des pérovskites des couches actives prometteuses non seulement dans le photovoltaïque (technologies qui convertissent la lumière en électricité), mais aussi dans d'autres types d'appareils électroniques qui répondent ou contrôlent la lumière, y compris les diodes électroluminescentes (DEL), détecteurs, et lasers.

    "Bien que les pérovskites offrent un grand potentiel pour développer considérablement l'énergie solaire, ils n'ont pas encore été commercialisés car leur synthèse fiable et leur stabilité à long terme ont longtemps mis les scientifiques au défi, " dit Carolin Sutter-Fella, un scientifique à la Fonderie Moléculaire, une installation d'utilisateurs de nanosciences au Lawrence Berkeley National Laboratory (Berkeley Lab). "Maintenant, un chemin vers des pérovskites parfaites pourrait bientôt être à portée de main."

    Une récente Communication Nature Une étude co-dirigée par Sutter-Fella rapporte que la fabrication de matériaux solaires pourrait être facilitée par un nouvel instrument sophistiqué qui utilise deux types de lumière - la lumière à rayons X invisible et la lumière laser visible - pour sonder la structure cristalline et les propriétés optiques d'un matériau pérovskite. est synthétisé.

    « Quand les gens fabriquent des films minces solaires, ils ont généralement un laboratoire de synthèse dédié et doivent se rendre dans un autre laboratoire pour le caractériser. Avec notre développement, vous pouvez entièrement synthétiser et caractériser un matériau en même temps, au même endroit, " elle a dit.

    Crédit :Lawrence Berkeley National Laboratory

    Pour ce travail, Sutter-Fella a réuni une équipe internationale de scientifiques et d'ingénieurs de haut niveau pour équiper une station d'extrémité de ligne de lumière à rayons X avec un laser à la source de lumière avancée (ALS) de Berkeley Lab.

    La lumière à rayons X très intense du nouvel instrument permet aux chercheurs de sonder la structure cristalline du matériau pérovskite et de dévoiler des détails sur les processus chimiques rapides. Par exemple, il peut être utilisé pour caractériser ce qui se passe dans la seconde avant et après qu'une goutte d'un agent solidifiant transforme une solution de précurseur liquide en un film mince solide.

    À la fois, son laser peut être utilisé pour créer des électrons et des trous (porteurs de charges électriques) dans le film mince de pérovskite, permettant aux scientifiques d'observer la réponse d'un matériau solaire à la lumière, que ce soit en tant que produit fini ou pendant les étapes intermédiaires de la synthèse du matériau.

    « Équiper une station d'extrémité de ligne de lumière à rayons X d'un laser permet aux utilisateurs de sonder ces propriétés complémentaires simultanément, " expliqua Sutter-Fella.

    Cette combinaison de mesures simultanées pourrait faire partie d'un flux de travail automatisé pour surveiller la production de pérovskites et d'autres matériaux fonctionnels en temps réel pour le contrôle des processus et de la qualité.

    Les films de pérovskite sont généralement fabriqués par revêtement par centrifugation, une technique abordable qui ne nécessite pas d'équipement coûteux ou d'installations chimiques compliquées. Et le cas des pérovskites devient encore plus brillant si l'on considère à quel point il est énergivore de simplement fabriquer du silicium dans un appareil solaire - le silicium nécessite une température de traitement d'environ 2, 732 degrés Fahrenheit. En revanche, Les pérovskites sont facilement traitées à partir d'une solution à température ambiante jusqu'à seulement 302 degrés Fahrenheit.

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