La pérovskite, une naturellement ferroélectrique (c’est-à-dire capable d’interagir avec la lumière sans être « drogué »), nous avons parlé à plusieurs reprises, notamment de ses applications dans la construction de nouvelles cellules solaires, en tandem avec le silicium ou comme seul matériel.
En mars, nous avons consacré cet article la première tentative d’assemblage d’une cellule solaire composée uniquement de pérovskite, sans la couche de plomb qui, bien que nécessaire pour protéger le module, disperserait le métal lourd dans l’environnement en cas d’endommagement et/ou de rupture.
La recherche (menée par l’Université technologique de Nanyang (NTU) et l’Agence pour la science, la technologie et la recherche (A*STAR) à Singapour) sur laquelle nous nous sommes penchés il y a quelques mois il y a quelques mois, avait pour objectif de créer une couche de recouvrement sans plomb, en utilisant à la place des matériaux plus durables.
Il y a quelques jours, l’Université de l’énergie Pandit Deendayal (Inde) a présenté un projet de recherche sur l’énergie. une simulation de cellule solaire (avec un rendement de 10,83%) basée sur la méthode un nouveau matériau pérovskite totalement exempt de plomb connu sous le nom de KSnI3.
Bien que cette dernière soit connue depuis un certain temps et qu’elle ait déjà été utilisée dans des applications de cellules solaires dans le cadre de recherches antérieures, L’université indienne a été la première à l’utiliser comme seul composant d’un module solaire.
Ce n’est pas la première fois que l’on tente de construire des cellules basées sur KSnI3expliqué à pv magazine Grishma Pindolia, auteur correspondant de la recherche. « En 2023, deux autres articles ont été publiés, montrant le potentiel du KSnI3 en tant que matériau absorbant dans les cellules solaires. Nous avons toutefois démontré son véritable potentiel en tant que composant unique. ».
Les documents auxquels Pindolia s’est référé au cours de l’entretien sont les suivants :
– « Cellule solaire pérovskite sans plomb à base de KSnI3 : étude DFT et simulation SCAPS », publié dans Materials Chemistry and Physics ;
– « Effet des couches de transport de charge à base de phtalocyanine sur les cellules solaires à pérovskite KSnI3 sans plomb », publié dans Physica Scripta
L’équipe de recherche a utilisé une couche organique de transport d’électrons (ETL) avec des « une concentration de défauts optimisée et une interface améliorée ainsi qu’une densité de dopage pour la cellule solaire ».affirmant que l’utilisation de cette ETL est moins coûteuse que les ETL inorganiques basées sur des matériaux tels que l’oxyde de titane (TiO2).
« Les couches de transport de charge (ETL) inorganiques nécessitent des techniques de dépôt complexes, qui ne sont pas très rentables, alors que les rendements rapportés des cellules solaires en pérovskite avec des ETL organiques se sont avérés supérieurs à ceux des CTL inorganiques »explique Pindolia.
Les scientifiques ont utilisé un logiciel de calcul numérique de la capacité des modules et des cellules solaires. SCAPS-1Dun outil de simulation pour les cellules solaires à couche mince développé par l’Université de Gand en Belgique, pour simuler une cellule solaire utilisant des ETL à base d’ester méthylique de l’acide phényl C61 butyrique (PCBM) ou de buckminsterfullerène (C60).
Ils ont également testé des HTL organiques à base de spiro-OMeTAD, de polytriarylamine (PTAA), de polymère régiorégulier poly(3-hexylthiophène) (P3HT), de PEDOT : PSS et de D-PBTTT-14.
« Nous avons optimisé la concentration de défauts dans les couches et les interfaces, la densité de dopage, l’épaisseur des couches, la résistance en dérivation et en série du dispositif ».L’équipe a ajouté à la simulation l’utilisation d’un contact métallique en or et d’un substrat d’oxyde d’étain dopé au fluor (FTO) pour la cellule solaire. « Les épaisseurs optimisées de PTAA, KSnI3 et C60 étaient respectivement de 30 nm, 980 nm et 10 nm ».
Les résultats ont montré que les universitaires le dispositif peut atteindre un rendement de conversion de 10,83 % et un facteur de remplissage de 80,8 %.En outre, il serait également en mesure d’atteindre les objectifs suivants une tension en circuit ouvert de 0,76788 V et un courant de court-circuit de 17,44879 mA/cm2.
Le dispositif a été présenté dans l’article « Effect of organic charge transport layers on unleaded KSnI3 based perovskite solar cell », publié dans Results in Optics.
« Ce travail pourrait être utile pour concevoir à l’avenir des cellules solaires pérovskites à base d’étain sans plomb et non toxiques. »conclut l’équipe de recherche.
