Une encre à nanoparticules simple et polyvalente pourrait aider les cellules solaires à pérovskite de nouvelle génération à être imprimées à grande échelle et à devenir la force dominante du photovoltaïque commercial.

Fabriquée à partir d'oxyde d'étain, l'encre est créée en une seule étape clé à une température relativement basse grâce à la technologie des micro-ondes, et sans aucun besoin de purification supplémentaire. Il est ensuite utilisé dans les cellules solaires pour aider à transporter sélectivement les électrons, une étape cruciale dans la production d'électricité.

Les appareils prototypes construits avec cette méthode ont enregistré des rendements de conversion de puissance de 18 %, ce qui est parmi les meilleurs rendements pour une cellule solaire en pérovskite à structure plane traitée à basse température.

L'encre convient à la fabrication de différents types de cellules solaires en pérovskite, y compris avec du verre et à l'impression sur du plastique, ce qui peut être fait à moindre coût à des volumes élevés. Cette technique, appelée couchage rouleau à rouleau, est similaire à la façon dont les journaux sont imprimés.

Dans le produit d'encre, la taille moyenne de chaque particule peut être contrôlée pour rester entre cinq et 10 nanomètres. Pour mettre cela en contexte, une feuille de papier a une épaisseur de 100 000 nanomètres et vos ongles poussent d'un nanomètre chaque seconde.

Les cellules solaires en pérovskite rivalisent déjà avec l'efficacité de leurs homologues en silicium établis, et elles sont également plus flexibles et nécessitent moins d'énergie pour être fabriquées.

Des problèmes de durabilité à long terme et certains obstacles dans le processus de fabrication ont jusqu'à présent empêché ces matériaux passionnants de dépasser le silicium.

Aujourd'hui, cependant, des chercheurs de l'ARC Center of Excellence in Exciton Science, en collaboration avec l'agence scientifique nationale australienne CSIRO, ont peut-être trouvé une réponse à certains de ces défis avec leur encre à nanoparticules d'oxyde d'étain.

Les résultats des travaux, financés par l'Agence australienne pour les énergies renouvelables (ARENA), ont été publiés dans la revue Chemistry of Materials .

Le chercheur principal du CSIRO, le Dr Doojin Vak, déclare que "les cellules solaires en pérovskite peuvent être fabriquées par impression industrielle. Bien que le processus soit intrinsèquement peu coûteux, le coût de chaque composant compte toujours. Ce travail démontre un excellent moyen de contribuer à l'ultra-faible -coût de fabrication des cellules solaires en pérovskite à l'avenir."

Il est important que l'encre à nanoparticules puisse être fabriquée avec des micro-ondes, car les méthodes de traitement direct à haute température des substrats de cellules solaires flexibles provoquent une dégradation, limitant le potentiel commercial des cellules solaires à pérovskite imprimables.

Le professeur Jacek Jasieniak de l'Université Monash, auteur principal de l'article, déclare que "l'utilisation de micro-ondes pour synthétiser des encres à nanoparticules appropriées constitue une avancée majeure vers la réalisation de cellules solaires à pérovskite à haut rendement qui peuvent être imprimées de manière reproductible tout en minimisant les coûts de fabrication". /P>

D'autres approches synthétiques pour l'oxyde d'étain nécessitent une pression élevée, des points d'ébullition élevés et peuvent également nécessiter plusieurs étapes de traitement, ce qui les exclut pour une fabrication rentable à l'échelle industrielle et commerciale.

L'utilisation d'oxydes métalliques plutôt que d'ingrédients organiques, qui subissent un impact négatif de l'air et de l'humidité, prolonge également la durée de vie des dispositifs finaux de cellules solaires en pérovskite.

Non seulement l'oxyde d'étain est plus durable que les ingrédients organiques comparables, mais il possède également une large bande interdite et favorise un transport efficace des électrons, des caractéristiques qui le rendent adapté à divers types de cellules solaires et à d'autres applications optoélectroniques. + Explorer plus loin

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