professeur à l'UCLA Yang Yang, membre du California NanoSystems Institute, est un innovateur de renommée mondiale de la technologie des cellules solaires dont l'équipe a développé ces dernières années des cellules solaires de nouvelle génération construites en pérovskite, qui a une efficacité remarquable en convertissant la lumière du soleil en électricité.

Malgré ce succès, la nature délicate de la pérovskite - un très léger, souple, matériau hybride organique-inorganique - a bloqué le développement vers son utilisation commercialisée. Lorsqu'il est exposé à l'air, les cellules pérovskites se sont décomposées et se sont désintégrées en quelques heures à quelques jours. Les cellules se détérioraient encore plus rapidement lorsqu'elles étaient également exposées à l'humidité, principalement en raison de la nature hydroscopique de la pérovskite.

L'équipe de Yang a désormais surmonté la difficulté principale de la pérovskite en la protégeant entre deux couches d'oxyde métallique. Il s'agit d'une avancée significative vers la stabilisation des cellules solaires à pérovskite. Leur nouvelle construction de cellule prolonge la durée de vie effective de la cellule dans l'air de plus de 10 fois, avec seulement une perte marginale d'efficacité en convertissant la lumière du soleil en électricité.

L'étude a été publiée en ligne le 12 octobre dans la revue Nature Nanotechnologie . Le chercheur postdoctoral Jingbi You et l'étudiant diplômé Lei Meng du Yang Lab étaient les auteurs principaux de l'article.

« Il y a eu beaucoup d'optimisme au sujet de la technologie des cellules solaires à pérovskite, " a déclaré Meng. En moins de deux ans, l'équipe Yang a fait passer l'efficacité des cellules solaires à pérovskite de moins de 1 % à près de 20 %. "Mais sa courte durée de vie était un facteur limitant que nous avons essayé d'améliorer depuis le développement de cellules pérovskites à haute efficacité."

Yang, qui détient le Carol et Lawrence E. Tannas, Jr., Chaire d'ingénierie à l'UCLA, a déclaré qu'il existe plusieurs facteurs qui conduisent à une détérioration rapide des cellules solaires à pérovskite normalement stratifiées. Le plus significatif, Yang a dit, était que la couche tampon organique supérieure largement utilisée a une mauvaise stabilité et ne peut pas protéger efficacement la couche de pérovskite de l'humidité dans l'air, accélérer la dégradation des cellules. Les couches tampons sont importantes pour la construction de la cellule car l'électricité générée par la cellule est extraite à travers elles.

Meng a déclaré que dans cette étude, l'équipe a remplacé ces couches organiques par des couches d'oxyde métallique qui prennent en sandwich la couche de pérovskite, le protégeant de l'humidité. La différence était dramatique. Les cellules à oxyde métallique ont duré 60 jours en stockage à l'air libre à température ambiante, conservant 90 pour cent de leur efficacité de conversion solaire d'origine. "Avec cette technique perfectionnée, nous avons considérablement amélioré la stabilité."

La prochaine étape pour l'équipe Yang consiste à rendre les couches d'oxyde métallique plus condensées pour une meilleure efficacité et à sceller la cellule solaire pour une durée de vie encore plus longue sans perte d'efficacité. Yang s'attend à ce que ce processus puisse être étendu à une grande production maintenant que le problème principal de la pérovskite a été résolu.