Photovoltaïque: cellules en tandem solaire dans la pérovskite plus stable grâce aux points quantiques enrichis de magnésium
Une nouvelle technologie développée à Hong Kong améliore l'efficacité et la durée des cellules solaires en tandem à l'aide de nanoparticules modifiées avec du magnésium
Le Cellules solaires pérovskite en tandem / organique Ils représentent l'une des solutions les plus prometteuses du panorama de l'énergie solaire, grâce à la possibilité d'obtenir Haute efficacité à des coûts inférieurs Par rapport aux cellules de silicium. Cependant, l'utilisation de la large bande Perovskiti large – fondamentale pour absorber la lumière à haute énergie – implique Série de criticité de stabilité. Parmi ceux-ci, la mauvaise qualité du contact inférieur entre les couches est l'un des principaux obstacles, provoquant des défauts structurels et la dégradation de l'appareil.
Une équipe de chercheurs du Université polytechnique de Hong Kong a identifié une solution efficace: l'utilisation de Points quantiques enrichis de magnésiumutilisé pour améliorer l'interface entre le substrat et le film actif dans la cellule solaire.
LE Pointes de quantou point quantiquece sont des nanoparticules semi-hydratantes qui présentent des propriétés électroniques et optiques uniques. Dans cette étude, publiée sur Énergie de la natureles chercheurs ont développé des nanoparticules de oxyde d'étain modifié par l'ajout contrôlé de magnésium dans un environnement acide. Ces Points quantiques enrichis de magnésium Ils ont été utilisés comme une couche inférieure pour améliorer la qualité du CSPBI₂BR de la pérovskite.
Le changement a apporté de nombreux avantages: Crystallisation plus uniforme, Réduction des défauts, Meilleur alignement énergétique Et plus grande stabilité chimique. En particulier, la nature acide des nanoparticules s'est opposée aux effets négatifs des versions alcalines de l'oxyde d'étain, traditionnellement utilisées dans ce type de dispositifs.
Les auteurs de l'étude, y compris Yu Han et Jiehao, ont souligné comment cette stratégie permet d'équilibrer les propriétés physiques et chimiques du matériau, stabilisant la structure de la cellule et empêchant les dégradations causées par des défauts profonds et des transitions de phases non désensirées.
Performances enregistrées: 25,9% de l'efficacité et une durée améliorée dans des conditions environnementales complexes
Les chercheurs ont testé cette innovation en construisant une cellule solaire basée sur une grande bande Perovskite CSPBI₂BR, qui a atteint un Efficacité de conversion de puissance de 19,2% avec un Tension de circuit ouvert de 1,44 V. Mais le résultat le plus important a été obtenu avec la version tandem: une Pérovskite / cellule solaire organique qui a atteint une efficacité de 25,9%certifié à 25,1%garder les performances dans des conditions environnementales variables.
L'analyse du comportement des matériaux a été réalisée avec des outils de haute précision tels que Tof-sims, Spectroscopie UV-visible en temps réel, Microscopie électronique à balayage (SEM), Mappage photoluminescent (PL) Et Diffraction x -ray x -ray (giwax). Les résultats ont confirmé une meilleure cristallisation, une structure plus ordonnée et une plus grande résistance à l'humidité et des températures élevées.
Cette technologie, basée sur Points quantiques enrichis de magnésiumil pourrait bientôt être étendu à d'autres types de cellules solaires, ouvrant de nouvelles perspectives pour la large propagation de l'échelle de dispositifs photovoltaïques plus efficaces, longs et accessibles.
Cellules en tandem dans le monde
Innovations sur Cellules solaires pérovskite en tandem / organique Ils s'intègrent dans un panorama mondial en constante évolution. En Chine, par exemple, leUniversité polytechnique du nord-ouest de Xi'an a développé un tandem à cellules semi-transparentes terminales semi-transparentes à quatre termes, équipé d'une couche protectrice Oxyde indio (in₂o₃). Ce matériel améliore non seulement l'efficacité, mais aussi la durabilité du processus de production, grâce à une méthode de dépôt économique et sans solvants.
À Taïwan, le prestigieux institut Academia Sinica a récemment atteint une efficacité de la 31,5% Avec un tandem perovskite-silicium-two-term cellules. Les chercheurs travaillent déjà sur une nouvelle génération d'appareils, en se concentrant sur Production à grande échelle, augmentation de la surface active et amélioration de la stabilité opérationnelle.
Au niveau industriel, les Chinois Longi détient actuellement le Record d'efficacité mondiale pour les cellules Perovskite-Silicioavec un incroyable 34,6% atteint en 2023. Kauste En Arabie saoudite, il suit avec un appareil de 33,7%.
Selon les experts de Institut Fraunhofer pour les systèmes d'énergie solaire (ISE) En Allemagne, la limite théorique de cette technologie pourrait dépasser 39,5% d'efficacitémais pour l'atteindre, il sera nécessaire de repenser certains matériaux clés, comme le Fullerène (C60) pour le transport d'électrons ou remplacer leOxyde indio-stagno (ito) Pour augmenter la transparence des cellules.
Source: Énergie de la nature
