Les pérovskites sont récemment apparues comme un matériau des plus prometteurs pour la production à faible coût de cellules solaires hautement efficaces. En particulier, les pérovskites aux halogénures métalliques organiques-inorganiques comptent parmi les découvertes récentes les plus passionnantes dans le domaine du photovoltaïque. En moins de cinq ans, les chercheurs ont réussi à augmenter l'efficacité de conversion d'énergie des cellules solaires à base de pérovskite de 4 à plus de 20 %. En effet, à cet égard, ces nouveaux venus ont déjà dépassé de nombreux matériaux photovoltaïques alternatifs, comme celles purement organiques. Par ailleurs, les pérovskites ne sont pas seulement capables d'absorber la lumière et de la convertir en électricité, ils présentent également des propriétés exceptionnelles en tant qu'émetteurs de lumière.
Aujourd'hui, un groupe de chercheurs du LMU dirigé par Alexander Urban et Carlos Cardenas-Daw à la Chaire de photonique et d'optoélectronique du professeur Jochen Feldmann, a réussi à synthétiser des nanocristaux de pérovskite sous forme de nanoplaquettes ultrafines dont les caractéristiques d'émission peuvent être ajustées en modifiant leur épaisseur. Les nanoplaquettes résultantes sont environ 300 fois plus minces que les films de pérovskite classiquement utilisés dans la fabrication de cellules solaires. "Les plaquettes sont si fines que je pouvais à peine en croire mes yeux quand je les ai vues pour la première fois au microscope électronique, " dit Jasmina Sichert, doctorant dans le département Feldmann et premier auteur de la nouvelle étude.
En modifiant systématiquement la concentration relative des cations organiques utilisés dans leur synthèse, les chercheurs munichois ont pu obtenir des nanoplaquettes d'une épaisseur inférieure à 1 nanomètre, correspondant à un empilement en couches de la hauteur de quelques atomes. "J'ai été absolument étonné que, malgré leur énorme superficie, ces plaquettes émettaient une luminescence bleue si intense, " ajoute Alexander Urban. En effet, les propriétés présentées par ces minuscules particules sont inexplicables dans le contexte de la physique classique. Ils ne peuvent être expliqués qu'en invoquant les lois de la physique quantique, comme le confirment les calculs théoriques effectués par l'équipe.
De plus, non seulement des plaquettes d'épaisseur variable ont pu être produites de manière contrôlée en modifiant les conditions de leur synthèse, ces changements ont également entraîné des altérations frappantes de leurs propriétés optiques :en fait, la lumière émise par les nanoplaquettes de pérovskite dépend de leur épaisseur. En ajoutant des couches au réseau cristallin, les chercheurs ont pu changer progressivement la couleur de la photoluminescence émise du violet au bleu et enfin au vert. « Nous espérons maintenant étendre l'accordabilité du rayonnement émis par nos nanocristaux de pérovskite sur toute la gamme visible et au-delà. Cela permettrait de fabriquer des LED économes en énergie et économiques qui émettent de la lumière de pratiquement n'importe quelle couleur souhaitée, " dit Jochen Feldmann. De plus, les nouvelles nanoplaquettes sont idéalement adaptées à une utilisation dans les lasers.
