Kati Miettunen (à gauche) et Armi Tiihonen (à droite) examinent de nouvelles cellules solaires à colorant. Crédit :Valeriya Azovskaya, Plateforme de matériaux Aalto.
Armi Tiihonen a soutenu sa thèse de doctorat à l'Université d'Aalto le 6 avril 2018 sur le vieillissement de nouveaux types de cellules solaires à pérovskite et à colorant. Elle a développé des moyens d'augmenter la durée de vie des cellules solaires et propose également des moyens d'améliorer les tests de vieillissement de celles-ci.
"Les cellules solaires à pérovskite n'ont pas été étudiées auparavant en utilisant un méthode de photographie à bas seuil. Avec ça, nous pouvions détecter la moindre désintégration dans la pérovskite. Cela pourrait signifier que dans certains cas, notre méthode de photographie pourrait remplacer une méthode plus approfondie et laborieuse appelée cristallographie aux rayons X, ", explique le doctorant Armi Tiihonen.
La méthode de photographie peut aider à déterminer quand la cristallographie aux rayons X peut être nécessaire. Si aucun changement ne peut être détecté dans la photographie, la cristallographie peut être différée. La photographie a également donné des résultats plus fiables que les appareils de mesure optique, par exemple.
La détection est basée sur les changements de couleur que le vieillissement induit souvent dans les cellules. Les électrolytes des cellules sensibilisées aux colorants contiennent de l'iode qui est jaune vif et devient progressivement transparent avec l'âge. De même, les cellules de pérovskite passent d'une couleur très foncée au jaune à mesure que la pérovskite se désintègre. Une fois que ces changements deviennent mesurables, le processus de vieillissement peut être analysé quantitativement.
La méthode photographique pourrait être utile dans la production industrielle de cellules solaires à pérovskite et à colorant, car il s'agit d'un moyen rapide et rentable de détecter les changements provoqués par le vieillissement.
La recherche de Tiihonen comprend une analyse approfondie des tests de vieillissement des cellules solaires à pérovskite et à colorant, et de graves lacunes y ont été observées. Par ailleurs, Tiihonen et ses collègues présentent des moyens d'augmenter la durée de vie des cellules en réduisant le blanchiment des électrolytes.
« La compréhension du mécanisme de vieillissement est très importante. En modifiant la structure des cellules et l'électrolyte, nous avons réussi à décupler la durée de vie des cellules solaires, " souligne le Docent Kati Miettunen.
En comparant les électrolytes d'iode et de cobalt, on a observé que le vieillissement ralentissait lorsque le porteur de charge était commuté. Il s'est avéré que les électrolytes d'iode ne sont pas les plus résistants des deux, comme on l'avait supposé.
« Nous avons étudié les effets des facteurs environnementaux sur le blanchiment des électrolytes et le vieillissement des cellules. Réduire les impuretés, comme l'eau, et le filtrage de la lumière UV étaient importants, mais les bénéfices tirés de ceux-ci se sont avérés moins importants que nous l'avions prévu, " ajoute Tiihonen.
Les cellules sensibilisées au colorant ont de vastes possibilités d'application, car ils peuvent être fabriqués à partir de nombreuses combinaisons différentes de matériaux et dans de nombreuses couleurs différentes. Cellules pérovskites, pendant ce temps, sont très en vogue en raison de leur développement rapide :leur efficacité a presque décuplé en une décennie pour atteindre environ 20 %.
En plus de leurs travaux de recherche, Armi Tiihonen, Kati Miettunen, Janne Halme et le professeur Peter Lund ont activement proposé des améliorations à la recherche dans leur domaine. Plus récemment, ils ont envoyé une lettre à Science magazine déclarant qu'avec des tests de vieillissement de meilleure qualité, il serait possible de prolonger la durée de vie des cellules solaires à pérovskite et à colorant.
