Un groupe de chimistes de l'Université de Technologie de Kaunas (KTU), Lituanie, avec les physiciens de l'Université de Vilnius et de l'Ecole polytechnique fédérale de Suisse, Lausanne (EPFL), ont découvert l'une des raisons possibles de la courte durée de vie des cellules solaires à pérovskite et ont proposé des solutions. Selon les scientifiques, les matériaux de transport de trous utilisés dans les cellules solaires à pérovskite réagissent avec l'un des additifs les plus populaires, tert-butylpyridine, ce qui a un impact négatif sur les performances globales de l'appareil.

Bien que les cellules solaires à pérovskite attirent l'attention en raison de leur efficacité croissante de conversion de puissance, matériaux à faible coût et processus de fabrication relativement simple, ces cellules solaires de nouvelle génération en sont encore aux premiers stades de la commercialisation par rapport aux technologies solaires matures. L'une des principales préoccupations est la stabilité et la durée de vie relativement courte des éléments en pérovskite.

Le professeur Vytautas Getautis de la faculté de technologie chimique KTU dit que jusqu'à présent, aucune attention n'a été accordée à l'interaction possible entre les éléments de la cellule solaire. Pour la première fois, Les chimistes du KTU ont découvert la réaction chimique entre les composants de la composition de la couche de transport des trous - le semi-conducteur et l'additif utilisé pour améliorer les performances de la cellule solaire.

"Nous avons émis l'hypothèse que la tert-butylpyridine, qui est un additif couramment utilisé pour améliorer les performances, réagit avec les semi-conducteurs, c'est-à-dire un trou transportant des matériaux dans les cellules solaires. En raison de la réaction, l'efficacité du trou de transport du matériau diminue, au fur et à mesure que les nouveaux produits pyridinés se forment, et cela a une influence négative sur les performances de la cellule, " explique le professeur Getautis.

D'abord, les chimistes du KTU ont synthétisé et caractérisé les produits pyridinés, ce qui pourrait hypothétiquement diminuer l'efficacité des matériaux de transport des trous. Puis, les physiciens de l'EPFL dirigés par le professeur Mohammad Khaja Nazeeruddin ont confirmé la présence des produits dans les cellules solaires à pérovskite vieillies au moyen de la spectrométrie de masse, et ont prouvé leur influence négative sur les performances globales de l'appareil.

« La concentration de ces produits est très faible après plusieurs mois de vieillissement de la cellule. Cependant, la détection des substances nocives après exploitation ouvre de nouvelles voies dans la production de cellules solaires pérovskites stables à long terme, " dit le professeur Getautis.

Les scientifiques du KTU proposent plusieurs solutions pour éviter ce problème. Leur première suggestion est d'utiliser des dérivés de pyridine moins nucléophiles ou stériquement encombrés. Une autre option serait de changer la structure moléculaire du HTM afin qu'il ne réagisse pas avec la tert-butylpyridine.

Les résultats ont été publiés dans un article intitulé « La pyridination du matériau de transport de trous dans les cellules solaires à pérovskite remet en cause la stabilité à long terme ».