La mise en place d'un mur défensif lors d'un match de football est un défi sportif majeur. Aucun entraîneur n'aime un écart entre les joueurs défensifs dans le mur. Les scientifiques s'attaquent à un problème similaire pour améliorer la stabilité des cellules solaires à pérovskite (PSC).

Une équipe de recherche dirigée par le professeur Guo Xin et le professeur Li Can de l'Institut de physique chimique de Dalian (DICP) de l'Académie chinoise des sciences (CAS) a amélioré la stabilité des PSC en supprimant les lacunes de van der Waals dans un Ruddlesden largement étudié. -Popper (RP)-phase, bidimensionnel (2-D), matériaux de pérovskite en couches.

Les matériaux nouvellement développés sont une série de pérovskites en couches Dion-Jacobson (DJ) en phase 2-D, lequel, sans lacunes, ont une structure extrêmement stable et peuvent se défendre contre les attaques de l'humidité, chauffer et éclairer plus efficacement, conduisant à une stabilité exceptionnelle des PSC dans des conditions de test difficiles. Les conclusions de l'équipe ont été publiées dans Joule le 21 décembre.

Les PSC se sont révélés très prometteurs pour le photovoltaïque de nouvelle génération. Cependant, leur instabilité limite le développement ultérieur en raison de la faible stabilité structurelle des pérovskites hybrides organiques-inorganiques 3-D conventionnelles, qui sont généralement utilisés comme matériaux de récolte de lumière dans les PSC.

Les pérovskites en couches 2D ont suscité beaucoup d'intérêt dans la recherche ces dernières années, car elles offrent une meilleure stabilité que les analogues 3D traditionnels. Dans la plupart des cas, le terme « pérovskites en couches 2-D » fait référence à ceux en phase RP, dans lequel les lacunes de van der Waals sont présentes. Ces lacunes créent des interactions faibles entre les couches, diminuant ainsi la stabilité de la structure de pérovskite en couches et du dispositif.

"Contrairement à l'affaire RP, nos pérovskites en couches DJ phase 2-D sont formées en alternant des liaisons hydrogène entre les couches organiques et les couches inorganiques sans lacunes, ce qui rend leur structure plus stable, " a déclaré le professeur Guo.

"Les contraintes externes comme l'humidité, la chaleur et la lumière ne peuvent pas facilement dégrader ces matériaux. C'est comme un mur défensif dans un match de football. Imaginez que chaque joueur défensif soit une couche organique ou une couche inorganique dans des pérovskites en couches 2D. S'ils se tiennent côte à côte, le botteur ne peut pas facilement marquer un but. S'il y a des écarts entre les joueurs dans le mur, le botteur peut marquer facilement, ce qui est exactement comme la situation dans les pérovskites en couches RP 2-D, " expliqua Guo.

Plus d'énergie provenant des contraintes externes est nécessaire pour dégrader les pérovskites de phase 2D DJ que leurs homologues RP. Comme dans un match de foot, un coup de pied banane doit être fait pour contourner un bon mur défensif, donc c'est plus difficile pour le botteur.

"En effet, les PSC fabriqués à l'aide de nos matériaux présentaient une stabilité plus remarquable que ceux utilisant des pérovskites 3-D et RP phase 2-D, " a déclaré le professeur LI. "Nos dispositifs non scellés peuvent maintenir 95 pour cent de l'efficacité initiale lors de l'exposition à diverses contraintes sévères, y compris être stocké à l'air ambiant pendant 4, 000 heures, chauffé à 85 oC avec une humidité relative de 85 pour cent pendant 168 heures, et allumé en continu pendant 3, 000 heures."

« L'efficacité la plus élevée que nous avons obtenue des PSC fabriqués à partir de nos pérovskites 2D est d'un peu plus de 13 %. Bien qu'il s'agisse de l'une des valeurs les plus élevées parmi les PSC 2D, il est à la traîne par rapport à l'efficacité de pointe des PSC 3D. Par conséquent, davantage d'efforts doivent être faits pour améliorer encore l'efficacité de ces PSC 2D, ", ont déclaré les chercheurs du DICP dans leur rapport.