Des scientifiques du MIT développent un revêtement pour les pérovskites

Share

Les scientifiques du Massachusetts Institute of Technology ont mis au point un matériau conducteur transparent qui, selon eux, pourrait être optimisé pour atteindre des performances comparables à celles des solutions commerciales actuelles. Le groupe a démontré que le matériau pouvait être incorporé dans une cellule solaire à pérovskite et qu’il pouvait augmenter sa stabilité et son efficacité.

Les cellules solaires reposent sur un matériau conducteur transparent pour transporter l’électricité de la cellule, où elle est générée, dans le système plus vaste. De tels composants sont également utilisés dans la technologie des écrans tactiles et d’autres applications et matériaux où les deux propriétés requises sont rares.

Selon le MIT, l’oxyde conducteur transparent (TCO) le plus courant est l’oxyde de titane et d’indium (ITO), utilisé dans de nombreuses cellules solaires. Le TCO nécessite cependant des matériaux rares et coûteux et, selon le MIT, il est très fragile et a tendance à se fissurer après une certaine période d’utilisation.

Il y a deux ans, le groupe MIT a commencé à travailler avec un polymère organique appelé PEDOT, qui présentait un potentiel, mais était loin de pouvoir égaler la performance de l’ITO. Les derniers résultats du groupe, publiés dans Science Advances, montrent une amélioration spectaculaire, même si le matériau est toujours à la traîne par rapport à l’oxyde de titane indium.

Siemens par centimètre

Les chercheurs du MIT indiquent que la transparence et la conductivité combinées sont mesurées en siemens par centimètre, l’ITO se situant entre 6 000 et 10 000. En utilisant un nouveau processus optimisé de dépôt chimique en phase vapeur oxydant – qui dépose une couche de quelques nanomètres d’épaisseur dans une structure de cristaux alignés horizontalement pour augmenter la conductivité – le matériau du MIT a atteint 2 800 siemens/cm.

L’article de Science Advances décrit également la façon dont le groupe a synthétisé une cellule solaire à pérovskite à iodure de plomb et de césium formamidinium « double A », et a incorporé un film PEDOT de 15 nanomètres. Les résultats ont montré que les cellules incorporant le matériau du MIT avaient des performances considérablement meilleures que celles dans lesquelles le nouveau film PEDOT était remplacé par un matériau PEDOT:PSS disponible dans le commerce – celles-ci étant fabriquées à des fins de comparaison.

Les cellules PEDOT présentaient une efficacité moyenne de 17,2 %, contre 15,5 % pour le groupe de comparaison. Lors des tests de stabilité, les cellules ont conservé 76 % de leur efficacité initiale après 42 jours dans l’air ambiant, contre seulement 37 % pour les cellules de comparaison.

Le groupe a également noté que le processus de fabrication de leur revêtement était plus simple que celui utilisé pour produire d’autres matériaux TCO du commerce, car il nécessite une température relativement basse de 140 degrés Celsius et une seule étape consistant à déposer le matériau directement sur un substrat.

Bien que la démonstration du matériel à plus grande échelle n’ait pas été faite, les chercheurs sont confiants et pensent pouvoir améliorer les résultats. « Il n’y a pas d’obstacle technique à cette avancée », a déclaré Karen Gleason, professeur au MIT. « C’est juste une question de qui investira pour le mettre sur le marché. »