Une équipe de chimistes de l'Université de Technologie de Kaunas (KTU), Lituanie avec des physiciens de l'institut scientifique Helmholtz Zentrum Berlin (HZB), Allemagne, offre une nouvelle approche pour la formation sélective de couches dans les cellules solaires à pérovskite. La molécule, synthétisé par les chimistes du KTU, s'assemble en une monocouche, qui peut couvrir une variété de surfaces et peut fonctionner comme un matériau de transport de trous économique dans une cellule solaire à pérovskite.

Les cellules solaires à base de pérovskite conduisent à de nouveaux photovoltaïques émergents, et déjà compétitif avec les technologies solaires bien établies utilisées dans les panneaux solaires à travers le monde. Une étape importante vers la production de masse de cette nouvelle génération de cellules solaires est le développement de couches de contact sélectives efficaces qui seraient compatibles avec le dépôt de couches de pérovskite sur divers substrats.

Le revêtement par centrifugation et le dépôt en phase vapeur sont les deux principales méthodes actuellement utilisées pour la formation de couches de pérovskite dans les cellules solaires. Le revêtement par centrifugation consiste à faire couler une solution liquide sur les surfaces de filage ; Pendant le processus, une grande partie du matériel est perdue. Le dépôt en phase vapeur nécessite des températures élevées et des technologies de vide complexes, et toutes les molécules ne sont pas aptes à s'évaporer.

Les chimistes du KTU ont synthétisé une molécule qui s'assemble en une monocouche, et qui peut couvrir uniformément n'importe quelle surface d'oxyde, y compris les surfaces texturées des cellules solaires au silicium utilisées dans les architectures en tandem.

"Ce n'est pas du polymère, mais des molécules plus petites, et la monocouche formée à partir d'eux est très mince. Cette, et le fait que la monocouche soit formée en plongeant la surface dans la solution rend cette méthode beaucoup moins chère que les alternatives existantes. Aussi, la synthèse de notre composé est un processus beaucoup plus court que celui du polymère habituellement utilisé dans la production de cellules solaires à pérovskite, " dit Ernestas Kasparavičius, doctorat étudiant à la faculté de technologie chimique KTU.

Le matériel synthétisé a dû être testé. L'équipe de physiciens du HZB à Berlin, Allemagne dirigée par le Dr Steve Albrecht, en collaboration avec le doctorant du KTU, Artiom Magomedov a utilisé avec succès ce nouveau matériau comme couche de transport de trous dans des cellules solaires en pérovskite.

"Dans notre laboratoire à Kaunas, nous avons étudié l'utilisation des molécules auto-organisées pour former la couche d'électrode aussi fine que 1-2 nm, couvrant uniformément toute la surface. Lors de mon stage à Berlin, j'ai pu appliquer notre matériau et produire un premier élément solaire fonctionnel avec juste un contact sélectif monocouche-épais, " dit Magomedov, chercheur à la faculté de technologie chimique KTU.

Cette technique monocouche d'auto-assemblage permet d'obtenir une consommation de matériau extrêmement faible et un rendement élevé - l'efficacité de conversion de puissance de l'élément était proche de 18 pour cent, ce qui est exceptionnellement élevé pour une nouvelle technologie. Aussi, lorsque la monocouche auto-assemblante est utilisée comme couche de transport de trous dans des cellules de pérovskite, aucun additif n'est nécessaire pour améliorer les performances. Cela pourrait améliorer considérablement la durée de vie des éléments. Après un premier succès, les scientifiques de KTU synthétisent de nouveaux matériaux pour la formation de monocouches. Les premiers tests des matériaux optimisés au HZB ont conduit à des cellules avec une efficacité de plus de 21 %.