Une cellule solaire à pérovskite inversée bat le file d’efficacité de 25 %

Des chercheurs de l’Université Northwestern ont une fois de plus placé los angeles barre plus haut pour les cellules solaires à pérovskite avec un nouveau développement qui a permis à cette technologie émergente d’établir de nouveaux information en termes d’efficacité.

Les résultats ont été publiés aujourd’hui (17 novembre) dans los angeles revue les sciencesDécrire une resolution bimoléculaire pour surmonter les pertes d’efficacité lorsque los angeles lumière du soleil est convertie en énergie. En combinant d’abord une molécule pour traiter ce que l’on appelle los angeles recombinaison de floor, où les électrons sont perdus lorsqu’ils sont piégés par des défauts (atomes manquants à los angeles floor), et une seconde molécule pour perturber los angeles recombinaison à l’interface entre les couches, l’équipe a obtenu un projet nationwide renouvelable. objectif énergétique. Le Laboratoire de l’énergie (NREL) a atteint une efficacité certifiée de 25,1 %, là où les méthodes précédentes atteignaient une efficacité de seulement 24,09 %.

“Los angeles technologie solaire pérovskite évolue rapidement et los angeles R&D se déplace de l’absorption des matériaux en vrac vers les interfaces”, a déclaré Ted Sargent, professeur à l’Université Northwestern. “C’est le level critique pour améliorer encore l’efficacité et los angeles stabilité et nous rapprocher de cette voie prometteuse vers une récupération de l’énergie solaire plus efficace que jamais.”

Sargent est co-directeur exécutif de l’Institut Paula M. Trienens pour le développement sturdy et l’énergie (anciennement ISEN) et chercheur interdisciplinaire en chimie des matériaux et en systèmes énergétiques, avec des nominations au Département de chimie du Weinberg School of Arts and Sciences et de l’Université de Weinberg. . Département de génie électrique et informatique de los angeles McCormick College of Engineering.

Les cellules solaires conventionnelles sont constituées de tranches de silicium de haute pureté qui consomment beaucoup d’énergie à produire et ne peuvent absorber qu’une plage fixe du spectre solaire.

Matériaux pérovskites dont los angeles taille et los angeles composition peuvent être modifiées pour « ajuster » les longueurs d’onde de los angeles lumière qu’ils absorbent, ce qui en fait une technologie tandem émergente très efficace, favorable et potentiellement peu coûteuse.

Historiquement, les cellules solaires à pérovskite ont été confrontées à des difficultés pour améliorer leur efficacité en raison de leur relative instabilité. Au cours des dernières années, les progrès réalisés par le laboratoire de Sargent et d’autres ont porté l’efficacité des cellules solaires à pérovskite au même niveau que celle pouvant être obtenue en utilisant du silicium.

Dans los angeles recherche actuelle, au lieu d’essayer d’aider los angeles cellule à absorber davantage de lumière solaire, l’équipe s’est concentrée sur los angeles query de los angeles préservation et de los angeles rétention des électrons générés pour augmenter l’efficacité. Lorsque los angeles couche de pérovskite entre en touch avec los angeles couche de shipping d’électrons de los angeles cellule, les électrons se déplacent de l’une à l’autre. Mais l’électron peut reculer vers l’extérieur et remplir ou « se combiner » avec les trous de los angeles couche de pérovskite.

“Los angeles recombinaison à l’interface est complexe”, a déclaré le premier auteur Qing Liu, étudiant postdoctoral dans le laboratoire de Sargent, supervisé par le professeur de chimie Mercury Kanatzidis Charles E. et Emma H. ​​Morrison. “Il est très difficile d’utiliser un seul sort de molécule pour résoudre des problèmes complexes de recombinaison et de rétention d’électrons. Nous avons donc réfléchi à los angeles combinaison de molécules que nous pourrions utiliser pour résoudre le problème de manière plus globale.”

Des recherches antérieures menées par l’équipe de Sargent ont mis en évidence l’lifestyles d’une seule molécule, le PDAI.₂, fait un bon travail en résolvant los angeles recompilation de l’interface. Ensuite, ils devaient trouver une molécule succesful de réparer les défauts de floor et d’empêcher les électrons de se recombiner avec eux.

En trouvant le mécanisme qui permettrait au PDAI₂ Pour travailler avec une molécule secondaire, l’équipe a limité los angeles recherche au soufre, qui peut remplacer les groupes carbone – qui sont généralement incapables d’empêcher les électrons de se déplacer – pour couvrir les atomes manquants et supprimer los angeles recombinaison.

Un article récent du même groupe publié dans nature Ils ont développé un revêtement de substrat sous los angeles couche de pérovskite pour aider los angeles cellule à fonctionner plus longtemps à une température plus élevée. Cette resolution, selon Liu, peut fonctionner en conjonction avec les résultats obtenus au sein de les sciences papier.

Même si l’équipe espère que leurs découvertes encourageront los angeles communauté scientifique dans son ensemble à poursuivre ses travaux, elle travaillera également sur des suivis.

“Nous devons utiliser une stratégie plus versatile pour résoudre le problème complexe de l’interface”, a déclaré Cheng. “Nous ne pouvons pas utiliser un seul sort de molécule, comme le faisaient auparavant. Nous utilisons deux molécules pour résoudre deux varieties de recombinaison, mais nous sommes sûrs qu’il existe davantage de varieties de recombinaison associés à des défauts à l’interface. Nous devons essayer utiliser plus de molécules pour se rassembler et s’assurer que « garantit que toutes les molécules fonctionnent ensemble sans détruire les fonctions de chacune d’elles ».