Les pérovskites à base de plomb sont des matériaux prometteurs pour les cellules solaires à faible coût et à haut rendement. Cependant, l'instabilité intrinsèque et la toxicité du plomb (Pb) ont soulevé de sérieuses inquiétudes quant à la viabilité des pérovskites à base de plomb, entraver la commercialisation à grande échelle des cellules solaires et des dispositifs similaires basés sur ces matériaux. Comme solution alternative, Des pérovskites sans plomb ont été récemment proposées pour contrer la toxicité des pérovskites à base de plomb, pourtant, il est de peu d'utilité en raison d'une efficacité moindre.

Une étude récente, dirigé par le professeur Tae-Hyuk Kwon à l'École des sciences naturelles de l'UNIST, représente une étape majeure vers le développement d'une nouvelle génération de cellules solaires utilisant des pérovskites sans plomb. Avec ses propriétés électroniques prometteuses, il a été démontré que le nouveau matériau pérovskite fonctionne comme un régénérateur de charge avec des cellules solaires à colorant, améliorant ainsi à la fois l'efficacité globale et la stabilité. Publié dans le numéro de novembre 2018 de Matériaux avancés , les résultats ouvriront de nouvelles possibilités pour l'application des pérovskites sans plomb dans les cellules solaires.

Parmi les différentes alternatives au plomb, l'équipe de recherche a utilisé la double pérovskite (Cs 2 SnI 6 ). Malgré leurs perspectives prometteuses, les états de surface de Cs 2 SnI 6 et leur fonction restent largement floues. Ainsi, une étude approfondie est nécessaire pour clarifier ces caractéristiques de Cs 2 SnI 6 pour le futur design de Cs 2 SnI 6 -appareils basés.

A travers ce travail, l'équipe a examiné le mécanisme de transfert de charge de Cs 2 SnI 6 dans le but de préciser la fonction de son état de surface. Dans ce but, un système à trois électrodes a été développé pour observer le transfert de charge à travers l'état de surface de Cs 2 SnI 6 . La voltamétrie cyclique et les analyses de Mott-Schottky ont également été utilisées pour sonder l'état de surface du Cs. 2 SnI 6 , dont le potentiel est lié à sa bande interdite.

Leur analyse a démontré que l'état de surface du Cs 2 SnI 6 est hautement actif redox et peut être efficacement chargé/déchargé en présence de médiateurs redox iodure. Outre, la préparation d'un système de régénération de charge à base de Cs 2 SnI 6 a confirmé que le transfert de charge s'est produit à travers l'état de surface de Cs 2 SnI 6 .

"En cas de Cs 2 SnI 6 , le transfert de charge s'est produit à travers l'état de surface de Cs 2 SnI 6 , " dit HyeonOh Shin dans le MS./Ph.D combiné en chimie à l'UNIST. " Cela aidera à la conception de futurs dispositifs électroniques et énergétiques, en utilisant des pérovskites sans plomb."

Sur la base de cette stratégie, l'équipe de recherche a conçu des cellules solaires hybrides, en utilisant un Cs 2 SnI 6 -Régénérateur de charge à base de cellules solaires à colorant organique (DSSC). De telles cellules solaires génèrent du courant électrique dans le processus où le colorant organique oxydé revient à son état d'origine.

"En raison d'un volume élevé de charges électriques dans les colorants organiques qui montrent une connectivité élevée avec l'état de surface du Cs 2 SnI 6 , plus de courant électrique a été généré, " dit Byung-Man Kim du département de chimie de l'UNIST, autre auteur principal de cette étude. "Par conséquent, Cs 2 SnI 6 montre un transfert de charge efficace avec un niveau d'accepteur de charge thermodynamiquement favorable, obtenir une amélioration de 79 % de la densité de photocourant par rapport à celle d'un électrolyte liquide conventionnel. »

Cette étude a suscité beaucoup d'intérêt chez les chercheurs, en examinant le mécanisme de transfert de charge de Cs 2 SnI 6 dans le but de préciser la fonction de son état de surface. Leurs résultats suggèrent que l'état de surface du Cs 2 SnI 6 est la principale voie de transfert de charge en présence d'un médiateur redox et devrait être pris en compte dans les conceptions futures de Cs 2 SnI 6 -appareils basés.