Au contact de deux poudres d'agents chimiques à température ambiante, un liquide visqueux sombre se forme en quelques secondes. Il s'agit de polyiodures de méthylammonium. Crédit :Alexey Tarasov
Membres du Laboratoire des Nouveaux Matériaux pour l'Energie Solaire, travaillant à la Faculté des sciences des matériaux, en coopération avec leurs collègues de la Faculté de chimie de l'Université d'État Lomonossov de Moscou, ont obtenu des films de pérovskite organique-inorganique hautement cristallins pour les cellules solaires. Leurs résultats sont publiés dans la revue Horizons de matériaux .
Les chercheurs ont précédemment travaillé sur des nanofils de pérovskites hybrides organiques-inorganiques, prometteurs pour la création de diodes électroluminescentes, lasers et photodétecteurs. Cependant, l'application la plus prometteuse de ces substances est l'élaboration de cellules solaires à pérovskite, à savoir, appareils photovoltaïques de nouvelle génération. L'efficacité de ces appareils a été multipliée par plusieurs au cours des cinq dernières années, et comprend maintenant même plus de 22 pour cent. Ceci est nettement supérieur à l'efficacité maximale des cellules solaires en silicium polycristallin. L'efficacité des cellules solaires les plus populaires produites industriellement est de 12 à 15 %.
Il existe deux approches principales pour obtenir ce matériel. Le premier implique un revêtement d'agents chimiques vaporeux, et la seconde est la cristallisation en solution. Des projets visant à améliorer ces méthodes ont été intensivement développés ces dernières années. Cependant, d'autres perspectives de ces approches sont presque épuisées.
Microphotos de films de pérovskite de diverses morphologies obtenues par la technique élaborée. Crédit :Alexey Tarasov
Alexeï Tarassov, Docteur en chimie, le chef du laboratoire et le responsable de l'étude déclarent :« Dans le cadre de l'étude, nous avons trouvé plusieurs nouveaux composés—polyiodures, qui sont liquides à température ambiante, et ont des propriétés uniques. Ils ressemblent à des liquides visqueux de couleur marron foncé avec une lueur métallique, obtenu à partir de deux poudres solides, qui fondent simplement en mélangeant. Leur état liquide en fait un bon substitut aux solvants dangereux et, leur composition chimique contribue à la formation d'une pérovskite nécessaire au contact d'un film de plomb métallique ou d'autres composés de plomb. En raison de l'interaction chimique entre le film de plomb et les masses fondues de polyiodure, un film de pérovskite composé de gros cristaux s'interpénétrant est formé."
Les masses fondues de polyiodure sont déposées sur du plomb à l'aide d'une technique dite de revêtement par centrifugation. Dans ce but, un substrat de verre avec couche de plomb est fixé sur une tige de tourbillonnement et tourne. Le polyiodure est versé sur le substrat de verre tourbillonnant et le résidu est rincé à l'aide d'isopropanol. Cela produit des films de pérovskite stables de 200 à 700 nm d'épaisseur.
Le laboratoire continue actuellement d'étudier les propriétés des polyiodures découverts et d'élaborer des technologies pour obtenir des cellules solaires à haut rendement.
