Les cellules solaires à pérovskite attirent l'attention en tant que matériau de batterie solaire de nouvelle génération grâce à leur faible coût de traitement et à leur excellente qualité photovoltaïque. Cependant, il est difficile de les commercialiser car leur matériau clé, la pérovskite, est vulnérable à la lumière et à l'humidité.

Récemment, une équipe de recherche POSTECH a développé un additif moléculaire d'espacement organique qui peut améliorer à la fois l'efficacité photoélectrique et la stabilité de la pérovskite.

Une équipe de recherche POSTECH dirigée par le professeur Kilwon Cho et Ph.D. le candidat Sungwon Song du département de génie chimique a réussi à fabriquer des cellules solaires à pérovskite très efficaces et stables en réduisant considérablement la concentration de défauts internes dans les cristaux et en augmentant la résistance à l'humidité de la pérovskite en introduisant un nouvel additif de molécule d'espacement organique dans le cristal de pérovskite. L'étude a été publiée comme article de couverture dans le dernier numéro de Matériaux énergétiques avancés , l'une des revues les plus reconnues dans le domaine de l'énergie.

En ajoutant des ions espaceurs organiques pour résoudre le problème, l'équipe de recherche a développé une couche photovoltaïque de pérovskite hybride où coexistent des pérovskites bidimensionnelles et tridimensionnelles. Les espaceurs organiques créent des structures de pérovskite bidimensionnelles à la surface des cristaux de pérovskite 3-D. Ces structures agissent comme une couche stabilisatrice qui augmente la résistance à l'humidité en raison de sa propriété de repousser l'eau.

En outre, il a été découvert pour la première fois que cet espaceur organique nouvellement introduit minimise les contraintes mécaniques des interfaces des cristaux de pérovskite à deux et trois dimensions, favorisant ainsi la production nucléaire et la croissance du cristal de pérovskite 3-D. Par conséquent, les défauts internes de la couche photoréactive - les cristaux de pérovskite 3-D - ont été considérablement réduits.

Les cellules solaires développées par l'équipe de recherche ont atteint une efficacité de 21,3 % et une stabilité à l'humidité assurée pour maintenir plus de 80 % de leur efficacité initiale même après 500 heures dans des conditions d'humidité relative de 60 %.

"Cette étude a présenté une nouvelle perspective sur la conception moléculaire d'espaceurs organiques pour la réalisation de cellules solaires à pérovskite hautes performances et stables, " a fait remarquer le professeur Kilwon Cho qui a dirigé l'étude. Il a ajouté, « Il est prévu qu'il s'agisse d'une technologie source pouvant contribuer à la commercialisation de la technologie des cellules solaires à pérovskite. »