Mise au point des cellules solaires QD les plus efficaces au monde

L’innovation scientifique continue de transformer le secteur de l’énergie solaire avec la récente élaboration de cellules solaires à points quantiques (QD) d’une efficacité sans précédent. Cette avancée, fruit du travail acharné d’une équipe de chercheurs dirigée par le Professeur Sung-Yeon Jang, pourrait marquer un tournant significatif dans la production d’énergie renouvelable.

Le Professeur Sung-Yeon Jang, de l’École d’Ingénierie Énergétique et Chimique à UNIST, et son équipe ont mis au point une technique novatrice d’échange de ligands. L’approche développée ici permet la synthèse de points quantiques de pérovskite à base de cations organiques (PQD), offrant une stabilité exceptionnelle tout en réduisant les défauts internes dans la couche photoactive des cellules solaires. Leur technologie a démontré une efficacité impressionnante de 18,1%, un record salué par le prestigieux Laboratoire National des Énergies Renouvelables (NREL) aux États-Unis.

Les défis surmontés

Les PQD se distinguent par leurs propriétés photoélectriques remarquables, mais leur utilisation pratique en tant que cellules solaires nécessitait une technologie capable de réduire la distance entre les QD via un échange de ligands.

Les défis associés aux PQD organiques, notamment les défauts dans leurs cristaux et surfaces, limitaient leur efficacité. L’équipe de recherche a employé une stratégie basée sur l’iodure d’alkylammonium pour substituer efficacement les ligands, permettant la création d’une couche photoactive de QD avec une haute efficacité de substitution et un contrôle des défauts.

Implications et perspectives futures

Les cellules solaires à PQD organiques, dont l’efficacité était auparavant limitée à 13% avec les technologies existantes, ont vu leur performance significativement améliorée à 18,1%. Ces cellules démontrent également une stabilité exceptionnelle, conservant leur performance même après un stockage à long terme de plus de deux ans.

Cette avancée ouvre de nouvelles perspectives pour l’utilisation des PQD dans le domaine de l’énergie solaire, promettant des cellules solaires à la fois plus efficaces et plus stables.

En synthèse

La recherche menée par le Professeur Sung-Yeon Jang et son équipe représente un jalon important dans le développement des cellules solaires de nouvelle génération. En surmontant les défis liés à l’utilisation des PQD organiques, cette étude ouvre la voie à des solutions énergétiques solaires plus durables et efficaces. Les implications de cette découverte sont vastes, promettant une révolution dans la manière dont nous captons et utilisons l’énergie solaire.

Pour une meilleure compréhension

Qu’est-ce qu’un point quantique (QD) ?

Les points quantiques sont des nanocristaux semiconducteurs capables de contrôler les propriétés photoélectriques en fonction de leur taille.

Pourquoi les PQD sont-ils importants pour les cellules solaires ?

Les PQD offrent des propriétés photoélectriques exceptionnelles, promettant une efficacité accrue dans la conversion de l’énergie solaire.

Quels étaient les défis associés aux PQD organiques ?

Les défis incluaient des défauts dans les cristaux et surfaces des PQD organiques, limitant leur efficacité.

Comment l’échange de ligands améliore-t-il les cellules solaires à PQD ?

L’échange de ligands réduit la distance entre les QD, améliorant l’efficacité et la stabilité des cellules solaires.

Quelles sont les implications de cette recherche ?

Cette avancée promet des cellules solaires plus efficaces et stables, ouvrant de nouvelles perspectives pour l’énergie solaire durable.

Références

Légende illustration : Le professeur Sung-Yeon Jang (premier rang, à l’extrême gauche) et son équipe de recherche à l’école d’ingénierie énergétique et chimique de l’UNIST.

Havid Aqoma, Sang-Hak Lee, Imil Fadli Imran, et al., “Alkyl ammonium iodide-based ligand exchange strategy for high-efficiency organic-cation perovskite quantum dot solar cells,” Nature Energy (2024).