L'équipe de NTU trouve une nouvelle façon de rendre les cellules de pérovskite plus vertes

Des recherches menées par des scientifiques de l'Université technologique de Nanyang à Singapour (NTU Singapour) ont annoncé les résultats de l'utilisation de métaux non toxiques avec une nouvelle approche pour fabriquer la couche de recouvrement des cellules solaires en pérovskite, rendant les cellules plus respectueuses de l'environnement tout en maintenant une efficacité de conversion élevée.

Depuis la publication de la première cellule solaire à base de pérovskite en 2009, les scientifiques se sont efforcés de trouver de nouveaux matériaux et techniques de fabrication pour améliorer l'efficacité et la stabilité des cellules de pérovskite.

Une autre cause entravant la commercialisation est l'impact environnemental des éléments toxiques dans les cellules. Les pérovskites peuvent se décomposer lorsqu'elles réagissent avec l'humidité et l'oxygène, lorsqu'elles sont exposées à la lumière et à la chaleur ou lorsqu'elles sont utilisées pendant une période prolongée. Lorsque la cellule est endommagée ou jetée, le plomb de métal lourd toxique du matériau pérovskite et de la couche de recouvrement (enduit sur la couche de pérovskite pour protéger la cellule des contraintes environnementales et pour améliorer ses performances) peut menacer l'environnement.

Les scientifiques de NTU Singapour ont découvert qu'un composé à base de zinc PEA2ZnX4 synthétisé à l'aide d'une nouvelle approche appelée la méthode des précurseurs complets (FP) peut créer une couche de recouvrement sans plomb pour la cellule pérovskite.

Lorsque la méthode traditionnelle du demi-précurseur (HP) est appliquée, il est nécessaire d'extraire les ions plomb de la couche de pérovskite sous-jacente pour former la couche de recouvrement protectrice. Cependant, avec la méthode FP, les produits chimiques de la solution composée peuvent réagir les uns avec les autres directement à la surface de la couche de pérovskite, ce qui est plus efficace.

En utilisant la méthode FP, les scientifiques ont créé un prototype de cellule pérovskite de 1 pouce sur 1 pouce coiffé du composé à base de zinc. Après avoir été examinés par microscopie électronique et spectroscopie, ils ont découvert que la couche de recouvrement à base de zinc n'affectait pas les propriétés électriques de la couche de pérovskite sous-jacente tout en aidant à couvrir les défauts à la surface de la couche de pérovskite et à améliorer ses capacités de récupération de la lumière. Dans des expériences avec la lumière du soleil simulée, la cellule prototype pourrait convertir 24,1 % de la lumière en électricité, proche du record le plus élevé atteint par les cellules solaires à pérovskite à ce jour.

Les scientifiques affirment également que la nouvelle méthode contribue aux efforts visant à rendre la couche de pérovskite plus respectueuse de l'environnement, stable et efficace, car elle ne nécessite pas l'extraction d'ions plomb de la couche de pérovskite pour fabriquer la couche de recouvrement traditionnelle à base de plomb, ce qui ouvre de nouvelles opportunités pour l'application d'autres matériaux pour reformer à la fois les couches de pérovskite et de recouvrement optimise donc les performances globales de la cellule.

L'Institut de recherche et d'ingénierie des matériaux (IMRE) de l'Agence pour la science, la technologie et la recherche (A*STAR) à Singapour a également participé à la recherche.

Les détails de l'étude peuvent être trouvés dans Nature Energy en février 2023. Les scientifiques travaillent à l'intensification de la méthode pour fabriquer des cellules de taille normale.

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