Découverte de la densité ionique des pérovskites
Des chercheurs se sont intéressés à la densité ionique de quatre composés pérovskites largement utilisés et ont mis en évidence des différences marquées. Une constatation majeure a été que les semi-conducteurs à base d’étain, fabriqués avec un solvant alternatif, présentaient une densité ionique particulièrement faible, représentant seulement un dixième de celle des semi-conducteurs à base de plomb.
Cette étude ouvre la voie à l’utilisation des pérovskites à base d’étain pour fabriquer des cellules solaires non seulement respectueuses de l’environnement, mais aussi très stables. Les travaux réalisés par des chercheurs de HZB et de l’Université de Potsdam plaident en faveur d’un intérêt accru pour ces matériaux.
Problèmes de stabilité des cellules solaires pérovskites
L’un des problèmes majeurs de la stabilité des cellules solaires pérovskites réside dans la présence d’ions halogénures mobiles au sein du matériau. Ces ions migrent, entraînant une dégradation progressive du matériau et une perte d’efficacité des cellules solaires. Selon Dr Artem Musiienko, responsable d’un groupe de recherche à HZB, les pérovskites à base d’étain présentent à la fois une concentration inférieure d’ions mobiles et une durée de dégradation cinq fois plus lente que celle des pérovskites à base de plomb.
Les matériaux à base d’étain ont été synthétisés dans le laboratoire Hysprint de HZB, utilisant différents solvants. L’un a été réalisé avec diméthylsulfoxyde (DMSO) et l’autre avec un solvant alternatif DMF-DMI. Cette méthode a permis de contourner l’oxydation de l’étain due à la forte coordination du DMSO.
Stabilité exceptionnelle en fonctionnement
L’équipe de recherche a également observé que le pérovskite à base de plomb avait la plus forte densité ionique. En revanche, cette densité était légèrement inférieure dans le mélange plomb-étain et dans le pérovskite à base d’étain. La surprise est venue du fait que le pérovskite à base d’étain élaboré avec le solvant alternatif présentait une dynamique vraiment inattendue : ces cellules solaires FASnI3 contenaient dix fois moins d’ions mobiles que celles à base de plomb. De plus, elles démontraient une stabilité exceptionnelle durant plus de 600 heures de fonctionnement, comme l’a souligné Shengnan Zuo, doctorant dans l’équipe de Musiienko.
Pavenir de la technologie photovoltaïque
Les cellules solaires pérovskites sont considérées comme la technologie photovoltaïque de nouvelle génération. Cependant, leur stabilité à long terme reste insuffisante pour une utilisation commerciale répandue. Le problème réside notamment dans la migration d’ions, qui affecte la durabilité du matériau semi-conducteur. Les chercheurs ont également montré qu’il est possible de produire diverses pérovskites pour cellules solaires dans des conditions contrôlées de laboratoire.
Musiienko insiste sur le fait que les pérovskites à base d’étain présentent un énorme potentiel et qu’étudier ces matériaux pourrait permettre d’améliorer considérablement leur efficacité et leur stabilité. Cette recherche pave la voie vers le développement de cellules solaires à film mince innovantes avec une migration ionique beaucoup plus maîtrisée.
FAQ
Quelles sont les étapes de fabrication des pérovskites à base d’étain ?
La fabrication implique la synthèse des matériaux dans des conditions contrôlées avec des solvants spécifiques, visant à minimiser les réactions indésirables comme l’oxydation.
Quels sont les avantages environnementaux des pérovskites ?
Les pérovskites à base d’étain sont considérées comme plus écologiques comparées à celles à base de plomb, réduisant ainsi l’impact environnemental de leur production.
Comment la migration d’ions affecte-t-elle la performance des cellules solaires ?
La migration d’ions entraîne une dégradation du matériau semi-conducteur, altérant ainsi la capacité de conversion de l’énergie solaire en électricité.
Existe-t-il des applications autres que les cellules solaires pour les pérovskites ?
Oui, les pérovskites peuvent également être explorées pour d’autres technologies optoélectroniques, y compris des dispositifs d’éclairage et des lasers.
Quel est l’impact potentiel des recherches sur les pérovskites à base d’étain ?
Ces recherches pourraient conduire à des innovations significatives, permettant le développement de cellules solaires plus efficaces et durables, favorisant ainsi une transition vers une électricité plus verte.
