Marie Leroy
Une équipe de recherche co-dirigée par des chimistes de la Town University of Hong Kong (CityU) et de l’Imperial College or university de Londres (Imperial School) a développé de nouvelles cellules solaires à pérovskite très efficaces et stables. Cette invention révolutionnaire devrait considérablement accélérer la commercialisation de la technologie photovoltaïque à pérovskite, offrant une substitute prometteuse aux cellules solaires au silicium.
Les cellules solaires traditionnelles sont faites de silicium, qui a une efficacité de conversion de puissance élevée et une bonne stabilité. Mais ils sont relativement chers et atteignent leurs limites pratiques et économiques d’efficacité photovoltaïque. Les pérovskites sont considérées comme le principal concurrent pour remplacer le silicium comme matériau de choix pour les panneaux solaires. Les cellules solaires en pérovskite devraient coûter moins cher, avoir une température de fabrication basse et être légères et flexibles. Ils peuvent être imprimés sur des movies plastiques en tant que cellules solaires flexibles, ou peuvent être utilisés comme revêtement de vitre pour absorber la lumière du soleil, offrant une grande facilité d’utilisation.
Parmi les différents types de cellules solaires à pérovskite, celles avec une configuration de conception inversée ont montré une stabilité exceptionnelle, ce qui en fait de bons candidats pour atteindre la durée de vie des cellules solaires au silicium commerciales. Cependant, les matériaux pérovskites comprennent des composants chimiquement réactifs, qui peuvent facilement se volatiliser et se dégrader sous des températures et une humidité élevées, ce qui raccourcit la durée de vie opérationnelle des cellules solaires. Et il manquait encore une stratégie pour améliorer l’efficacité des cellules solaires à pérovskite inversée jusqu’à 25% pour rivaliser avec celle des cellules solaires au silicium, tout en maintenant leur stabilité.
Inspiré par les propriétés uniques d’un matériau contenant des métaux appelé ferrocènes, le Dr Zhu Zonglong, professeur adjoint au département de chimie de CityU, a surmonté ces obstructions grâce à une nouvelle approche. En collaboration avec le professeur Nicholas Extensive de l’Imperial Faculty, l’équipe du Dr Zhu a ingénieusement ajouté des ferrocènes aux cellules solaires en pérovskite comme interface entre la couche absorbant la lumière et la couche de transport d’électrons, réalisant une percée. « Nous sommes la première équipe à avoir réussi à propulser les cellules solaires à pérovskite inversée à un rendement record de 25 % et à réussir le examination de stabilité défini par la Fee électrotechnique internationale (CEI) », a déclaré le Dr Zhu.
Les résultats ont été publiés dans la revue scientifique Science.
“Les propriétés uniques des ferrocènes peuvent aider à surmonter les problèmes des cellules solaires à pérovskite”, a déclaré le professeur Long, skilled en chimie organométallique. Le ferrocène est un composé avec un atome de fer “pris en sandwich” entre deux anneaux de carbone programs. L’équipe du Dr Zhu a utilisé le ferrocène, dans lequel les anneaux de carbone sont attachés à différents groupes organiques, développé par l’équipe du professeur Extended. “Ces groupes organiques réduisent la réactivité de la area de la pérovskite, améliorant à la fois l’efficacité et la stabilité”, a expliqué le Dr Zhu.
Les cellules solaires en pérovskite sont constituées de couches de matériaux. La couche de pérovskite est destinée à la récolte légère. Les molécules de ferrocène accélèrent le transfert d’électrons de la couche active de pérovskite à l’électrode dans la couche de conversion d’électricité, augmentant ainsi l’efficacité.
Un autre mérite de ces groupes organiques, a expliqué le Dr Zhu, est que “le composé organométallique à foundation de ferrocène conçu par l’équipe conjointe ancre fermement l’ion sur la area de la pérovskite by using une forte liaison chimique, réduisant la sensibilité des cellules solaires à l’environnement extérieur et retardant le processus de dégradation de l’appareil.”
Dans l’expérience, l’équipe de CityU a découvert que ces cellules solaires nouvellement inventées peuvent fonctionner sous un éclairage continu pendant as well as de 1 500 heures et conserver encore as well as de 98 % de leur efficacité initiale. Les appareils ont également passé la norme internationale pour les photovoltaïques matures, présentant une stabilité supérieure dans un environnement chaud et humide (85 degrés Celsius et 85% d’humidité).
« La partie la as well as importante de ce travail est que nous avons réussi à fabriquer des cellules solaires en pérovskite hautement efficaces tout en offrant une stabilité prometteuse. Les résultats fiables signifient que la commercialisation des pérovskites est en cours », a déclaré le Dr Zhu.
L’équipe de collaboration a breveté leur conception. « Notre objectif est d’augmenter la creation de cellules solaires en pérovskite à l’aide de cette nouvelle molécule et de cette méthode uncomplicated, contribuant ainsi à l’objectif mondial de durabilité “zéro carbone” », a conclu le Dr Zhu.
Le Dr Zhu et le professeur Lengthy sont les auteurs correspondants de l’article. Les premiers auteurs sont les doctorants Li Zhen et Wu Xin et le chercheur postdoctoral Dr Li Bo, du département de chimie de CityU. Les autres membres de l’équipe CityU sont le Dr Zhang Shoufeng et M. Gao Danpeng, du Département de chimie.
L’étude a été soutenue par CityU, l’Innovation and Technological innovation Fund, le Exploration Grants Council de Hong Kong et la Organic Science Foundation de la province du Guangdong.
