Une cellule solaire à pérovskite inversée atteint un rendement de 20,1%

D’après pv magazine International

Des chercheurs de l’Indian Institute of Technology Bombay, Powai Mumbai en Inde ont fabriqué une cellule solaire à pérovskite inversée basée sur une couche de transport de trous (HTL) composée d’un acide phosphonique appelé carbazole substitué au méthyle (Me-4PACz). La cellule solaire a été présentée dans l’étude “Resolving the Hydrophobicity of the Me-4PACz Hole Transport Layer for Inverted Perovskite Solar Cells with Efficiency >20%“, publiée dans ACS Publications.

Les cellules à pérovskite inversée ont une structure de dispositif connue sous le nom de “p-i-n”, dans laquelle le contact sélectif des trous p se trouve au bas de la couche de pérovskite intrinsèque i et la couche de transport des électrons n au sommet. Les cellules pérovskites conventionnelles aux halogénures ont la même structure mais inversée – une disposition “n-i-p”.

Dans l’architecture n-i-p, la cellule solaire est éclairée par le côté de la couche de transport d’électrons (ETL) ; dans la structure p-i-n, elle est éclairée par la surface de la couche de transport de trous (HTL).

« Notre approche garantit que le niveau de Fermi électronique peut être réglé en fonction de la bande interdite de la couche absorbante et sera donc très utile pour l’application des cellules solaires en tandem”, a déclaré l’auteur principal de la recherche, Dinesh Kabra, à pv magazine. En outre, la mouillabilité de la solution de pérovskite d’halogénure présente l’avantage supplémentaire de fournir une couche compacte, reproductible et évolutive. Ce qui, avec la stabilité, est connu pour être un défi majeur pour cette technologie ».

Ouvrir la voie à de nouveaux polymères

Les scientifiques ont expliqué que la HTL Me-4PACz est une monocouche auto-assemblée (SAM) capable de supprimer la recombinaison non radiative à l’interface entre l’absorbeur pérovskite et la couche Me-4PACz.

La cellule solaire a une surface active de 0,175 cm². Elle est basée sur un substrat en verre et en oxyde d’indium-étain (ITO), une couche interfaciale composée du polymère PFN, de la HTL Me-4PACz, de l’absorbeur pérovskite, d’une couche de transport d’électrons (ETL) composée d’ester méthylique de l’acide phényl-C61-butyrique (PCBM), d’une couche tampon de bathocuproine (BCP), d’une couche d’oxyde d’étain(IV) (SnO2) et d’un film d’oxyde conducteur transparent d’oxyde d’indium-zinc (IZO).

Testée dans des conditions standard, elle a atteint un rendement de conversion d’énergie de 20,7 %. « À notre connaissance, le rendement obtenu est l’une des valeurs les plus élevées rapportées pour le Me-4PACz avec une composition de pérovskite à trois cations ayant une bande interdite de 1,6 eV », ont déclaré les scientifiques, notant que le dispositif a été capable de conserver son rendement initial pendant 3 000 heures.

« Nous pensons que l’ingénierie du mélange de la SAM Me-4PACz avec le polymère d’électrolyte PFN-Br ouvrira non seulement de nouvelles portes pour s’attaquer aux SAM hydrophobes dans les dispositifs photovoltaïques efficaces pouvant être traités en solution, mais permettra également de concevoir de nouveaux polymères à base d’électrolyte et/ou de petites molécules pouvant être combinés avec les SAM, créant ainsi une meilleure interface », ont assuré les chercheurs.