Passer à deux dimensions pour accroître la stabilité des matériaux des cellules

Parmi les matériaux d’avenir pour les cellules solaires, les pérovskovites offrent une excellente efficacité de conversion électrique. Cependant, la stabilité de ces composés pose des défis importants : ils tolèrent mal l’humidité et la chaleur. En collaboration avec des chercheurs chinois et américains, le doctorant Deepak Thrithamarassery Gangadharan et la professeure Dongling Ma de l’INRS et ont trouvé une solution à ces deux problèmes en utilisant un composé qui repousse l’eau et agit comme séparateur entre des couches minces de matériau. Pour être efficaces, les pérovskvites sont agencés à des composés organiques. Plusieurs agencements ont été proposés dans des structures cristallines en trois dimensions avec des conversions énergétiques impressionnantes, mais toujours trop instables pour être commercialisables. Par ailleurs, lorsqu’on ramène la structure à deux dimensions en créant un film très mince qui incorpore une encombrante molécule organique, la résistance à l’humidité augmente, comme l’ont démontré plusieurs groupes de recherche, bien que l’efficacité de conversion chute radicalement. Poussant plus loin cette idée, l’équipe dirigée par Dongling Ma a produit de minces couches incorporant du phényléthylammonium (PEA), un ion organique encore plus gros que ceux testés par d’autres équipes. Elle a également raffiné la technique de cristallisation pour obtenir un film de très haute qualité. Grâce à cette nouvelle approche, le matériau obtenu à l’INRS fonctionne même à un taux d’humidité de 72 %, a une efficacité de conversion supérieure à celles observées avec les autres types de couches minces et a une stabilité générale accrue. Il faudra encore de la recherche pour atteindre les standards de l’industrie, mais il s’agit d’une importante avancée dans le domaine.

Auteur :Stéphanie Thibault
Credit image : Rob Lavinsky, Wikipédia

Les travaux de l’équipe de Dongling Ma ont été publiés dans la revue Solar RRL et repris par Advanced Science News