Durable, les cellules solaires à pérovskite hautes performances nécessitent également une durabilité, couches de transport de charge hautes performances. Les scientifiques ont développé le premier transporteur de trous organiques qui n'a pas besoin de dopant pour atteindre une mobilité et une stabilité de charge élevées. Selon l'étude publiée dans la revue Angewandte Chemie , cette nouvelle couche de transport de trous surpasse les matériaux de référence et protège la cellule organique de pérovskite de l'humidité de l'air.

Dans les cellules solaires à pérovskite, la couche d'absorption de lumière en pérovskite est prise en sandwich entre deux couches de transport de charges, qui collectent les trous et les électrons générés et les transportent vers les électrodes. Ces couches de transport de charge augmentent l'efficacité de conversion de puissance des cellules et sont essentielles pour maintenir la stabilité de l'air.

Les transporteurs de trous de pointe sont constitués d'un matériau organique appelé spiro-OMeTAD. Cependant, favoriser une mobilité fluide des porteurs de charge, ils ont besoin d'additifs hygroscopiques comme dopants, qui réduisent la stabilité des pérovskites en air humide.

Yongzhen Wu et ses collègues de l'Université des sciences et technologies de Chine orientale explorent aromatique, composés contenant de l'azote appelés quinoxalines en tant que transporteurs de trous. Les scientifiques ont préparé deux nouvelles quinoxalines contenant des entités soufrées supplémentaires appelées thiophènes. L'idée était que les niveaux d'énergie des structures contenant du thiophène correspondaient à ceux de la couche de pérovskite et permettaient une extraction efficace des trous.

Dans l'une des quinoxalines, les thiophènes pouvaient tourner plus ou moins librement, tandis que dans l'autre, les thiophènes étaient fusionnés et ne pouvaient pas tourner. Les deux quinoxalines se sont formées minces, films cristallins, qui étaient de bons extracteurs de trous, mais seuls ceux avec les cycles thiophène fusionnés formaient également des couches cristallines bien empilées.

Les scientifiques ont observé une efficacité de conversion de puissance de plus de 21 % pour les cellules solaires à pérovskite contenant le nouveau matériau de transport de trous. Ces cellules ont surpassé les cellules de référence contenant le spiro-OMeTAD dopé.

Les auteurs ont également constaté que les dispositifs fabriqués avec le nouveau matériau étaient plus durables que ceux contenant les matériaux de référence dopés. Les dispositifs sans dopant « ont conservé un aspect brillant sombre et uniforme dans les 30 jours, " les scientifiques ont écrit, alors que les dispositifs contenant du spiro-OMeTAD dopé "se sont apparemment fanés".

Les cellules solaires à pérovskite contenant de la quinoxaline ont également résisté à l'air humide, alors que les performances des cellules de référence déclinaient rapidement. Les chercheurs ont conclu que le nouveau matériau permet non seulement, extraction et transport de trous, mais il protège également la cellule solaire à base de pérovskite de l'humidité.