Les pérovskites sont une famille de cristaux qui présentent des propriétés prometteuses pour des applications en nanotechnologie. Cependant, une propriété appelée multiplication de porteuses, un effet qui rend les matériaux beaucoup plus efficaces pour convertir la lumière en électricité, n'a pas été observé dans les pérovskites. Nouvelle recherche, dirigé par les physiciens UvA-IoP Dr. Chris de Weerd et Dr. Leyre Gomez du groupe du Prof. Tom Gregorkiewicz, rapporte maintenant que certaines pérovskites ont cette propriété souhaitable.

Les cristaux sont des configurations d'atomes, molécules ou ions ordonnés dans une structure qui se répète dans toutes les directions. Les exemples incluent le sel ordinaire, diamants et flocons de neige. Certains cristaux présentent des propriétés très intéressantes à l'échelle nanométrique. Là, nous entrons dans le monde des nanocristaux, des structures extrêmement utiles pour construire des applications technologiques à petite échelle.

Pérovskites, nommé d'après le minéralogiste russe du XIXe siècle Lev Perovski, forment une famille particulière de matériaux qui partagent tous la même structure cristalline. Ces pérovskites ont de nombreuses propriétés électroniques souhaitables, les rendant utiles pour la construction de LED, Écrans de télévision, cellules solaires et lasers. Pour cette raison, Les pérovskites ont été largement étudiées par les physiciens ces dernières années.

Lorsque les semi-conducteurs - dans les cellules solaires, par exemple – convertir l'énergie de la lumière en électricité, cela se produit généralement une particule à la fois. Un seul photon en chute produit un seul électron excité (et le «trou» correspondant où se trouvait l'électron) qui peut transporter un courant électrique. Cependant, dans certains matériaux, si la lumière tombante est assez énergique, d'autres paires électron-trou peuvent être excitées en conséquence; ce processus est connu sous le nom de multiplication de porteuses.

Lorsque la multiplication des porteurs se produit, la conversion de la lumière en électricité peut devenir beaucoup plus efficace. Par exemple, dans des cellules solaires ordinaires, il y a une limite théorique (dite limite de Shockley-Queisser) sur la quantité d'énergie qui peut être convertie - au plus, un peu plus de 33 pour cent de l'énergie solaire est transformée en énergie électrique. Dans les nanocristaux semi-conducteurs sous l'effet de la multiplication des porteurs, cependant, une efficacité maximale de jusqu'à 44 pour cent est prévue.

Ainsi, les chercheurs ont recherché l'effet de multiplication des porteurs dans les pérovskites. Maintenant, de Weerd, Gomez et Gregorkiewicz, avec leurs collaborateurs, signaler ce phénomène. En utilisant des méthodes de spectroscopie, les chercheurs ont montré que les nanocristaux de pérovskite fabriqués à partir de césium, le plomb et l'iode affichent la multiplication des porteurs. De plus, ils soutiennent que l'efficacité de cet effet est plus élevée que celle rapportée jusqu'à présent pour tout autre matériau; avec ce constat, les propriétés extraordinaires des pérovskites reçoivent un nouvel élan.

De Weerd, qui a soutenu avec succès son doctorat. thèse basée sur cette recherche et d'autres la semaine dernière, dit, "Jusqu'à maintenant, la multiplication des porteurs n'avait pas été signalée pour les pérovskites. Le fait que nous l'ayons maintenant découvert a un grand impact fondamental sur ce matériel à venir. Par exemple, cela montre que les nanocristaux de pérovskite peuvent être utilisés pour construire des photodétecteurs très efficaces, et à l'avenir peut-être des cellules solaires."