Un nanomatériau à base de phosphore, connu sous le nom de phosphorène, se profile comme un ingrédient clé pour des cellules solaires à pérovskite (PSC) de nouvelle génération plus durables et plus efficaces.

Les PSC qui sont l'une des nouvelles technologies solaires qui se développent le plus rapidement et qui peuvent atteindre des rendements comparables à ceux des cellules solaires au silicium plus couramment utilisées dans le commerce.

Pour la première fois, une équipe internationale de chercheurs en chimie propre dirigée par le professeur Joseph Shapter et Flinders University, a fabriqué des nanofeuillets de phosphorène très minces pour les PSC à basse température en utilisant la contrainte de cisaillement rapide du dispositif révolutionnaire fluidique à vortex (VFD) de l'Université.

"Le silicium est actuellement la norme pour l'énergie solaire sur les toits, et autres panneaux solaires, mais ils prennent beaucoup d'énergie pour les produire. Ils ne sont pas aussi durables que ces nouvelles options, " dit le professeur adjoint Shapter, maintenant à l'Université du Queensland.

"Le phosphorène est un matériau passionnant car c'est un bon conducteur qui absorbe la lumière visible. Dans le passé, la plupart des matériaux non métalliques avaient une propriété mais pas les deux, " il dit.

« Nous avons trouvé un nouveau moyen passionnant de convertir le phosphore noir exfolié en phosphorène, ce qui peut aider à produire des cellules solaires plus efficaces et potentiellement moins chères, " dit le Dr Christopher Gibson, du Collège des sciences et de l'ingénierie de l'Université Flinders.

"Nos dernières expériences ont amélioré le potentiel du phosphène dans les cellules solaires, montrant une efficacité supplémentaire de 2%-3% dans la production d'électricité."

La recherche sur la fabrication de phosphorène 2-D de haute qualité en grandes quantités - ainsi que d'autres matériaux futurs tels que le graphène - ouvrent la voie à une production plus efficace et durable avec l'utilisation du VFD fabriqué par SA, impulsions de lumière laser proche infrarouge, et même un four à micro-ondes à l'échelle industrielle.

"Les travaux avec le phosphorène explorent l'ajout de différents atomes à la matrice qui montre des résultats très prometteurs en catalyse, notamment dans le domaine de la séparation de l'eau pour produire de l'hydrogène et de l'oxygène, " dit le professeur Shatter.

Avec la capacité de produire artificiellement des structures de pérovskite, la viabilité commerciale est au seuil et pas trop loin une fois que les cellules peuvent être agrandies avec succès. Pendant ce temps, la recherche dans le monde continue de chercher des moyens d'améliorer et d'optimiser les performances des cellules pérovskites.