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Photovoltaïque : vers des cellules à pérovskites plus efficaces

Les cellules photovoltaïques à pérovskites constituées de matériaux peu coûteux, peuvent dépasser les cellules en silicium . Mais elles présentent un manque de stabilité opérationnelle,  obstacle que des scientifiques de l’Ecole de Lausanne et de laboratoires coréens ont levé.

Des scientifiques de l’Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL) et de l’Université Sungkyunkwan en Corée du Sud ont étudié  la dégradation des films minces de pérovskite, qui peuvent être endommagés par l’humidité, la chaleur et la lumière.ont trouvé un moyen d’améliorer la stabilité des PSC.  Cette étude publiée dans la revue Science a été réalisée par les équipes des professeurs Michael Grätzel (EPFL) et Nam-Gyu Park (Université Sungkyunkwan). C’est ce qu’explique le texte rédigé par Nik Papageorgiou , de l’EPFL, dont sont extraites les informations suivantes, retraitées par Enviscope.

Les scientifiques ont étudié deux facettes spécifiques du cristal caractérisées par une disposition particulière des atomes.La disposition des atomes sur ces facettes peut modifier les propriétés et le comportement du cristal, comme sa stabilité et sa réponse aux stimuli externes tels que l’humidité ou la chaleur.

La facette (100) est un plan perpendiculaire à l’axe C d’un cristal dont les atomes sont disposés selon un motif répétitif en forme de grille carrée. L’étude a révélé cette facette,  la plus fréquente dans les films minces de pérovskite particulièrement sujette à la dégradation peut rapidement passer à une phase instable et inactive en cas d’exposition à l’humidité. La facette (111) dont les atomes sont disposés selon une grille triangulaire, est beaucoup plus stable et résistante à la dégradation.

La dégradation est due à une liaison forte entre la pérovskite et les molécules d’eau  cause du passage de la phase stable à la phase instable. Grâce à ces informations les chercheurs ont créé  «ingénierie des facettes», dans laquelle ils ont utilisé des molécules ligand spéciales pour faire croître la facette (111) plus stable. Cela a permis de produire des films de pérovskite exceptionnellement stables et résistants à l’humidité et à la chaleur.

L’étude permet une avancée importante dans le développement des PSC, car la stabilité est un obstacle majeur à leur commercialisation. En identifiant les facettes les plus stables et en trouvant des moyens de favoriser leur développement, il pourrait être possible d’améliorer la stabilité globale des PSC et d’accélérer leur commercialisation en tant que source d’énergie renouvelable fiable et rentable.

Cette recherche a été financée par les partenaires suivants: Fondation nationale pour la recherche de Corée du Sud (NRF) ; Günes Corporation

; Centre de financement Samsung Research de Samsung Electronics

Références: Chunqing Ma, Felix T. Eickemeyer, Sun-Ho Lee, Dong-Ho Kang, Seok Joon Kwon, Michael Grätzel, Nam-Gyu Park. Unveiling facet-dependent degradation and facet engineering for stable perovskite solar cells. Science 13 janvier 2023. DOI: 10.1126/science.adf3349

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