Photovoltaïque: les scientifiques indiens créent une cellule solaire Perovskite 2D-3D avec une efficacité record de 31,16%
Une nouvelle conception pérovskititique 2D-3D a permis d'atteindre une efficacité de 31,16%, combinant la stabilité et les performances élevées: une étape fondamentale pour rendre le photovoltaïque plus accessible et durable dans le temps
Une équipe de chercheurs indiens en concevoir et simulé cellule solaire pérovskitique innovante qui combine un Couche bidimensionnelle (2D) Dion-Jacobson (DJ) avec une pérovskite tridimensionnelle (3D) sans plomb. Cette configuration a permis d'obtenir unEfficacité de conversion d'énergie de 31,16%dépassant les performances des cellules de référence sans couche DJ-2d et garantissant une plus grande stabilité.
C'est un pas en avant significatif pour le monde de énergie renouvelablecar les pérovskites sont considérés parmi les matériaux les plus prometteurs pour l'avenir du photovoltaïque. Cependant, à ce jour, les cellules solaires basées sur Perovskiti 2D, bien qu'elles soient plus stables, n'ont jamais atteint la performance de leurs homologues 3D.
Comment fonctionne la nouvelle cellule solaire solaire Perovskitic 2D-3D
La recherche a sélectionné deux matériaux clés:
- Pedama₄pb₅i₁₆un pérovskite dion-jacobson 2d connu pour sa stabilité
- Csgei₃₋ₓbrₓune pérovskite 3D sans plomb, choisi pour son efficacité élevée
Les scientifiques ont ensuite utilisé le logiciel Scaps-1d, développé par l'Université de Gand, pour simuler et optimiser le comportement de la cellule. Le but? Améliorer Efficacité, stabilité et durabilitéFacteurs cruciaux pour l'adoption à grande échelle de Perovskiti dans le secteur photovoltaïque.
Composition et résultats de la simulation
La conception de cellules optimisée comprend:
- Contacts arrière en argent (AG)
- Couche de transport de lacunes (HTL) dans l'oxyde de cuivre (cu₂o)
- Couche active 2D À Pedama₄pb₅i₁₆
- Couche 3D active dans csgei₃₋ₓbrₓ
- Couche de transport d'électrons (ETL) Basé sur Fenil-C61-Metile Butirrato (PCBM)
- Contact frontal dans l'oxyde d'étang de l'étang avec du fluor (FTO)
La configuration finale a conduit à des résultats surprenants:
- Efficacité de conversion: 31,16%
- Tension de circuit ouvert (COV): 1 5617 V
- Densité de courant de court-circuit (JSC): 22,55 mais / cm²
- Facteur de remplissage (FF): 88,47%
À titre de comparaison, une cellule solaire Sans la couche DJ-2d montré Efficacité plus faible (30,88%)avec un COV de 1 5371 Vun jsc de 22.10 mA / cm² et un ff de 90,90%.
Parce que cette découverte est importante pour l'avenir du photovoltaïque
Les cellules solaires pérovskitiques ont un énorme potentielmais leur mauvaise stabilité a jusqu'à présent limité sa diffusion commerciale. L'intégration des matériaux 2d et 3d représente Une solution innovanteparce qu'il vous permet de Combinez la résistance des pérovskites à deux dimensions avec les performances élevées de celles à trois dimensions.
Les chercheurs soulignent que les cellules solaires 2D-3D pourraient être utilisées à l'avenir pour se développer Appareils en tandem pérovskite / silicium et d'autres technologies avancées. L'équipe travaille en fait sur:
- Cellules solaires en tandem pérovskite / pérovskite et pérovskite / silicium
- Stratégies pour améliorer la stabilité par le biais de matériaux 2D
- Optimisation des performances avec des gradients de composition linéaire et parabolique
Cette découverte, publiée dans la revue scientifique Journal des ruelles et des composés avec le titre « Atteindre une efficacité de 31,16% dans les cellules solaires de la pérovskite via la conception de couche synergique Dion-Jacobson 2D-3D »est le résultat de la collaboration entre Université de Delhi, Madan Mohan Malaviya University of Technology, Manipal University and the Swedish Institute of Advanced Materials.
Cellules en tandem dans le monde: la Chine, Taïwan et l'Allemagne dépassent les limites de l'efficacité
Innovations dans le domaine des cellules solaires en tandem Ils ne s'arrêtent pas ici. De Chinepar exemple, des progrès importants arrivent: leUniversité polytechnique du nord-ouest de Xi'an en a développé un Tandem Perovskite-Semi-Transpliers à quatre terminaux Cellules terminalesqui intègre un avancé Couche d'oxyde de branche protectrice (in₂o₃). Ce matériau améliore non seulement l'efficacité globale, mais est également produite avec Une méthode à faible coût sans solvantsrendre le processus plus durable et évolutif pour la production industrielle.
Aussi Academia Sinical'institut de recherche le plus prestigieux de Taïwana annoncé un objectif important: un Perovskite-silicio en tandem à cellules solaires avec deux bornes (2T)capable d'atteindre une efficacité de 31,5%. L'équipe s'efforce déjà d'améliorer encore la conception, dans le but de optimiser la production, augmenter la surface des cellules et améliorer la stabilité pour toute industrialisation à grande échelle.
Au niveau mondial, le record d'efficacité des cellules en tandem pérovskite-silicium est actuellement détenue par le Longiune entreprise chinoise qui 2023 a atteint 34,6% d'efficacité. Suit de près le Université King Abdullah des sciences et technologies (KAUST) en Arabie saouditeavec une cellule qui a touché le 33,7%.
Selon les experts de Institut Fraunhofer pour les systèmes d'énergie solaire (Fraunhofer ISE) en AllemagneLe Potentiel théorique de Massimo Pour les cellules en tandem, il pourrait aller 39,5%. Cependant, pour atteindre et dépasser ce seuil, de nouvelles architectures seront nécessaires pour développer et remplacer certains matériaux clés, tels que le Fullerène (C60) pour le transport des électrons et l'oxyde de ramification-stagno (ITO) pour améliorer la transparence des cellules.
Source: Matériaux avancés
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