Une équipe de recherche internationale de l'Université des sciences et technologies du roi Abdallah (KAUST) en Arabie Saoudite a dévoilé une cellule solaire pérovskite 3D/2D révolutionnaire qui démontre des avancées significatives en matière d'efficacité et de stabilité. Cette découverte, publiée le 29 janvier 2025, utilise un ligand de méta-amidinopyridine (MAP) pour améliorer les propriétés ferroélectriques sans compromettre le transport de charge.
Les nouvelles cellules solaires intègrent une combinaison unique de matériaux hybrides 2D, connus pour leur stabilité et leur haute énergie de liaison des excitons. L'équipe de recherche a expérimenté divers sels d'ammonium organiques, privilégiant finalement les sels halogénés d'iodure de phényléthylammonium (PEAI) pour leurs capacités supérieures d'extraction de trous.
Pour améliorer les hétérostructures pérovskites 3D/2D, les chercheurs ont appliqué une technique de goutte-à-goutte de solvant, aboutissant à une phase pérovskite 2D bien ordonnée qui améliore considérablement la performance des cellules solaires. Ils ont noté que cette méthode permettait une orientation plus ordonnée de la phase 2D sur la couche pérovskite 3D, ce qui est crucial pour optimiser l'efficacité.
Les tests sous des conditions d'illumination standard ont révélé une efficacité de conversion d'énergie maximale de 26,05 %, avec une efficacité certifiée de 25,44 % et un facteur de remplissage de 85,5 %. En comparaison, les cellules solaires conventionnelles sans le ligand 2D-MAP ont atteint une efficacité de 23,5 % et un facteur de remplissage de 81,45 %.
Les tests de durabilité ont également montré des résultats prometteurs, les cellules solaires encapsulées conservant 82 % et 75 % de leur efficacité initiale après 1 000 heures et 840 heures dans des conditions de chaleur humide et en extérieur, respectivement. Cela indique une amélioration significative de la longévité pratique, rendant ces cellules solaires viables pour des applications réelles.
Cette étude, intitulée "Hétérostructures 3D/2D modulées par goutte-à-goutte de solvant pour des cellules solaires pérovskites de haute performance," a impliqué la collaboration de chercheurs de plusieurs institutions prestigieuses, y compris l'Université chinoise de Hong Kong et l'Université technique nationale d'Athènes.