Les problèmes climatiques croissants nécessitent de meilleures solutions en matière de dispositifs de récupération d'énergie renouvelable. Pour dépasser le record historique, les chercheurs révèlent que la cellule pérovskite à couche de transport organique de la KAUST affiche un rendement de 21.5 %.
Le Université des sciences et technologies du roi Abdallah (KAUST)L'Arabie saoudite a inventé une cellule solaire à pérovskite basée sur un couche organique de transport d'électrons (ETL). De plus, pour l'ancrage du groupe, les chercheurs ont utilisé une monocouche auto-assemblée (SAM) avec de l'acide phosphonique.
La cellule a atteint une efficacité de conversion de puissance d'environ 21.5 % Testé dans des conditions d'éclairage standard, il s'agit, selon l'équipe de recherche, du rendement le plus élevé jamais enregistré pour une cellule solaire à pérovskite, y compris pour une cellule reposant sur une couche organique de transport d'électrons.
L'appareil atteint une tension en circuit ouvert de 1.13V et la densité de courant de court-circuit de 24.7 mA cm2. Enfin, il a un facteur de remplissage d'environ 77 %.
L'analyse thermogravimétrique (ATG) réalisée sur ces molécules modifiées a révélé qu'elles sont thermiquement stable sans perte de poids importanteEntre 356° C et 268° C, la perte de poids moyenne n’était que d’environ 5 %.
Stefan De Wolf, auteur principal de la recherche, m'a dit, « Toutes les monocouches auto-assemblées ont été conçues pour collecter les trous, ce qui fonctionne bien pour les cellules solaires à pérovskite dans l'architecture à polarité pin. »
Nous avons testé une gamme de SAM sélectifs d'électrons, conçus et synthétisés par l'Université de Technologie de Kaunas, et constaté leur efficacité dans les cellules solaires à pérovskite à polarité pin. Ainsi, le concept de décoration SAM d'oxyde métallique pour ajuster la sélectivité de charge s'est avéré efficace pour les deux polarités. Globalement, cela présente de nombreux avantages, comme par exemple la facilité de traitement des contacts à basse température.
Préparation de la cellule solaire à pérovskite à 21.5 % d'efficacité par KAUST
- Les scientifiques utilisent des semi-conducteurs non fullerènes composés d’anthraquinone (AQ) et de naphtalènediimide (NDI).
- Les 2 versions moléculaires modifiées utilisées étaient PAAQ et PANDI.
- Selon eux, cette molécule permettait une liaison covalente avec les surfaces d'oxyde d'indium et d'étain (ITO) à l'intérieur de la cellule, ce qui lui permettait de s'harmoniser énergétiquement avec la pérovskite.
- La cellule est construite avec un matériau à base d'ITO et de verre substrat.
- Ils comprennent également des SAM à sélection d'électrons, une couche de transport de trous (HTL) basée sur Spiro-OMeTAD et un absorbeur de pérovskite. De plus, un métal argenté est en contact avec une couche d'oxyde de molybdène (MoOx).
Les chercheurs ont déclaré : « Les résultats de transmission UV-visible de la fonctionnalisation SAM sur la surface ITO montrent des pertes optiques négligeables par rapport aux films ITO nus et ITO/SnO2. »
En particulier, les SAM à base de PANDI présentent une plus grande homogénéité de surface à la surface de l'ITO que les SAM PAAQ. Nous avons constaté que l'homogénéité de surface croissante de l'ITO/PANDI peut efficacement supprimer la recombinaison interfaciale non radiative grâce à la passivation par effet de champ, comme l'indiquent des durées de vie des porteurs de charge plus longues et des valeurs QFLS plus élevées. ont-ils ajouté en outre.
Les chercheurs ont également expliqué : « Nous avons également testé la stabilité opérationnelle de nos appareils basés sur SAM à 65 °C avec une rétention de plus de 90 % de leurs performances initiales pendant 1000 XNUMX h. »
Ils considèrent les SAM PANDI comme les les futurs candidats les plus appropriés des cellules solaires à pérovskite à structure pin. Ceci est dû à leur facilité d'application sur des substrats flexibles.
« Le dispositif basé sur PANDI a également montré une stabilité thermique opérationnelle à long terme améliorée, confirmant que le SAM PANDI a un avenir potentiel pour être utilisé comme matériaux ETL », les chercheurs ont conclu.
