Un groupe de chimistes de l'Université de technologie de Kaunas en Lituanie, les développeurs de nombreuses innovations révolutionnaires dans le domaine de l'énergie solaire, ont proposé une autre solution pour augmenter la stabilité et les performances des éléments solaires en pérovskite. Ils ont synthétisé une nouvelle classe de matériaux réticulables à base de carbazole, qui résistent à divers effets environnementaux, y compris les solvants puissants utilisés dans la production de cellules solaires.

Lorsqu'ils sont appliqués en tant que couches de transport de trous, les nouveaux matériaux ont permis d'atteindre l'efficacité de 16,9 % des cellules de pérovskite à architecture inversée dès la première tentative. On s'attend à ce qu'il atteigne une plus grande efficacité lors de l'optimisation.

Nouveaux matériaux polymérisés thermiquement pour offrir une résistance

Les cellules solaires hybrides organiques-inorganiques en pérovskite ont attiré l'attention du monde entier en tant qu'alternative compétitive aux technologies solaires conventionnelles à base de silicium. Ils sont moins chers, plus flexibles et ont une efficacité de conversion de puissance plus élevée. Des scientifiques du monde entier s'efforcent de résoudre les problèmes liés à l'amélioration de la stabilité et d'autres caractéristiques des éléments solaires pérovskites. Ces cellules solaires en couches de nouvelle génération peuvent avoir deux structures architectoniques :des structures régulières (n-i-p) et inversées (p-i-n). Dans ce dernier, les matériaux transportant les trous sont déposés sous la couche absorbante de pérovskite.

"Bien que les cellules p-i-n présentent de nombreux avantages par rapport aux cellules solaires à pérovskite d'architecture régulière, elles présentent de graves lacunes. Par exemple, les composés de transport de trous devraient être capables de résister aux solvants polaires puissants utilisés pour former une couche de pérovskite absorbant la lumière, qui est placé au-dessus », explique le professeur Vytautas Getautis, chercheur en chef à la faculté de technologie chimique du KTU.

Pour résoudre ce problème, dans les architectures p-i-n, des polymères sont souvent utilisés comme matériaux de transport de trous. Cependant, en raison de problèmes de solubilité, une couche de polymère n'est pas facile à former; de plus, il est difficile de contrôler la récurrence des réactions et de synthétiser la même structure. Dans le but de résoudre ce problème, les chercheurs du KTU ont créé une couche de transport de trous de molécules à base de carbazole, qui a ensuite été polymérisée thermiquement in situ pour obtenir un effet de réticulation.

"Le polymère réticulé a une structure tridimensionnelle. Il est très résistant à divers effets, y compris les solvants puissants utilisés lors de la formation d'une couche de pérovskite absorbant la lumière. Nous avons utilisé plusieurs groupes de molécules et développé des matériaux qui, bien qu'utilisés comme une couche de transport de trous, peut améliorer l'efficacité d'une cellule solaire à pérovskite inversée à près de 17 %", déclare un Ph.D. étudiant Šarūnė Daškevičiūtė-Gegužienė, qui a synthétisé ces composés.

L'invention décrite ci-dessus a fait l'objet d'un article de couverture dans Chemical Communications .

Cellule solaire tandem record

Le groupe de recherche dirigé par le professeur Getautis a développé de nombreuses inventions de pointe, visant à améliorer l'efficacité des cellules solaires. Parmi eux se trouvent des composés synthétisés, qui s'auto-assemblent en une couche mince de molécules qui agit comme un matériau de transport de trous. Le tandem solaire silicone-perovskite produit à l'aide desdits matériaux a atteint une efficacité de plus de 29 %. Selon le professeur Getautis, cette dernière combinaison en tandem deviendra bientôt l'alternative commerciale aux cellules solaires à base de silicone, plus efficace et moins chère.

"Notre domaine de recherche vise à améliorer les technologies existantes pour les éléments solaires en pérovskite et dans ce domaine, nous avons obtenu les meilleurs résultats avec la technologie d'auto-assemblage-monocouche. Cependant, la science est souvent développée dans plusieurs directions, car nous devons explorer comment utiliser au mieux l'énergie solaire", déclare le professeur Getautis.

Bien que les cellules pérovskites soient une nouveauté par rapport aux technologies solaires à base de silicone, plusieurs entreprises ont déjà commercialisé différents produits basés sur la technologie pérovskite. Parmi eux se trouvent des éléments intérieurs flexibles semi-transparents, des appareils électroniques portables pour contrôler la population d'animaux sauvages et diverses solutions architecturales. Et ce n'est que le début.

Selon le professeur Getautis, de toutes les énergies renouvelables, l'énergie solaire a le plus grand potentiel et est la moins exploitée. Cependant, grâce aux nouvelles recherches, ce domaine se développe de façon exponentielle. On estime que d'ici 2050, environ la moitié de l'électricité utilisée sur terre sera produite à partir de l'énergie solaire.

"L'énergie solaire est entièrement verte - elle est non polluante et les fermes solaires installées ne nécessitent pas beaucoup d'entretien. Compte tenu de l'actualité et de la crise énergétique, de plus en plus de personnes sont intéressées par l'installation de centrales solaires chez elles. ou détenir une part d'une ferme solaire. C'est un avenir énergétique », est convaincu le professeur Getautis. + Explorer plus loin

Grand bond en avant pour les cellules solaires pérovskites stables à haut rendement