Weihua Ning (à gauche) et Feng Gao (à droite) discutent de leurs appareils sans plomb. Crédit :Thor Balkhed
Les chercheurs ont fait un pas vers la fabrication de cellules solaires à partir de pérovskites sans plomb. Films de haute qualité à base de doubles pérovskites, qui présentent des propriétés photovoltaïques prometteuses, ont été développés en collaboration entre l'Université de Linköping, Suède, et l'Université technologique de Nanyang à Singapour.
Des groupes de recherche du monde entier exploitent le potentiel des pérovskites comme l'un des matériaux les plus prometteurs pour le développement de produits bon marché, cellules solaires écologiques et efficaces. En quelques années seulement, l'efficacité de conversion de puissance est passée de quelques pour cent à plus de 22 pour cent. Les pérovskites actuellement disponibles pour une utilisation dans les cellules solaires, cependant, contenir du plomb, et Feng Gao, maître de conférences à LiU, a été nommé à l'automne 2017 Wallenberg Academy Fellow pour développer des pérovskites doubles sans plomb, dans lequel un métal monovalent et un métal trivalent remplacent le plomb divalent.
Au laboratoire de la Division Electronique Biomoléculaire et Organique, LiU, les chercheurs postdoctoraux Weihua Ning et Feng Wang ont réussi à fabriquer des films minces monocouches de cristaux densément emballés de pérovskites doubles. Les films sont de très haute qualité et peuvent être utilisés comme couche active dans les cellules solaires, dans laquelle la lumière du soleil est absorbée et des porteurs de charge créés.
"Nos collègues de l'Université technologique de Nanyang à Singapour ont montré que les porteurs de charge présentent de longues longueurs de diffusion dans le matériau, ce qui est nécessaire pour que le matériau soit approprié pour une application dans les cellules solaires, " dit Feng Gao.
L'efficacité de conversion d'énergie des cellules solaires est encore faible - seulement environ 1% de l'énergie de la lumière du soleil est convertie en électricité - mais ni Feng Gao ni Weihua Ning ne sont inquiets. "Nous avons franchi la première étape majeure et développé une méthode pour fabriquer la couche active. Nous avons plusieurs bonnes idées sur la façon de procéder pour augmenter l'efficacité dans un avenir proche, " dit Feng Gao.
Les cellules solaires à double pérovskite sans plomb (jaune, à l'avant) par rapport à l'appareil à base de plomb (foncé, en arrière-plan). L'étape suivante consiste à régler la couleur des doubles pérovskites sur sombre, afin qu'ils puissent absorber plus de lumière pour des cellules solaires efficaces. Crédit :Thor Balkhed
Les chercheurs ont calculé que sur 4, 000 combinaisons différentes de matériaux peuvent former des pérovskites doubles. Ils utiliseront également des calculs théoriques pour identifier les combinaisons les plus appropriées pour une utilisation dans les cellules solaires. Cette percée pour la recherche sur les pérovskites doubles est également le résultat du doctorat conjoint. programme en matériaux et nanosciences/technologie à l'Université de Linköping et à l'Université technologique de Nanyang.
"Cette publication est une retombée des discussions relatives au programme de doctorat conjoint entre NTU-LiU. Deux doctorants, un de chaque côté, ont été recrutés pour travailler sur ce projet. C'est un excellent début pour le programme, " dit le professeur Tze Chien Sum de NTU.
"Nous nous complétons très bien, le groupe dirigé par le professeur Sum à NTU sont des experts en photophysique et nous sommes des experts en science des matériaux et physique des dispositifs, " dit Feng Gao.
Tre les résultats sont publiés dans Matériaux avancés .
