Source:perovskite-info.com
Des chercheurs de l'Université chinoise de Chongqing, de l'Académie chinoise des sciences (CAS) et de JA Solar Holdings Co., ainsi que de l'Institut national sud-coréen des sciences et technologies d'Ulsan (UNIST) et de l'Allemand CTF Solar ont conçu une cellule solaire à pérovskite basée sur un binaire couche de transport de trous mixtes (HTL) qui offrirait de meilleures performances que les HTL qui reposent sur des dopants hygroscopiques couramment utilisés.
Illustration schématique de la structure plane de la cellule solaire pérovskite nip
Image : Académie chinoise des sciences, DeCarbon, licence Creative Commons CC BY 4.0
L'équipe a mélangé deux matériaux de transport de trous populaires pour former un HTL mixte binaire, qui présentait une meilleure résistance à l'humidité. En conséquence, les PSC équipés du HTL mixte ont atteint une efficacité de conversion de puissance (PCE) championne allant jusqu'à 24,3 % et une stabilité opérationnelle supérieure. Les cellules sans encapsulation peuvent maintenir une efficacité initiale de 90 % après stockage dans des conditions ambiantes sombres (30 % HR) pendant 1 200 heures. Ces résultats suggèrent qu'un tel HTL mixte pourrait être une stratégie prometteuse pour répondre aux futures demandes d'applications photovoltaïques avec un faible coût ainsi qu'une excellente efficacité et stabilité du dispositif.
Les scientifiques ont fabriqué le HTL avec le polymère régiorégulier poly(3-hexylthiophène) (P3HT) et Spiro-OMeTAD dans une configuration binaire mixte, qui, selon eux, offre une meilleure protection à l'absorbeur pérovskite utilisé dans la cellule grâce à l'hydrophobicité de P3HT. "P3HT présente non seulement un degré d'ordre moléculaire plus élevé, mais montre également une orientation préférentielle" face à face ", c'est-à-dire que les molécules de P3HT sont parallèles au substrat, ce qui a des effets positifs significatifs sur les propriétés opto-électroniques et la mobilité des porteurs de charge, " ont-ils expliqué.
L'équipe a construit la cellule solaire avec un substrat d'oxyde d'indium et d'étain (ITO), une couche de transport d'électrons (ETL) d'oxyde d'étain (IV) (SnO2), une couche de pérovskite, le HTL proposé, une couche tampon d'oxyde de molybdène (MoOx) et un contact métallique or (Au).
Les chercheurs ont testé les performances de plusieurs cellules solaires développées avec cette conception et avec une surface active de 0.08 cm2 à travers un simulateur solaire équipé d'une lampe au xénon de 450 W et d'un compteur de source Keithley 2400 dans des conditions d'éclairage standard. L' appareil champion a atteint une efficacité de conversion de puissance de 24,30 % et une efficacité certifiée de 24,22 % . Il a également atteint une tension en circuit ouvert de 1,18 V, une densité de courant de court-circuit de 24,94 mA·cm-2 et un facteur de remplissage de 82,51 %. La cellule a également pu conserver 90 % de son efficacité initiale après 1 200 heures de stockage dans un environnement ambiant sombre.
"Une modification réussie du Spiro-OMeTAD HTL conventionnel a été démontrée en incorporant du P3HT polymère hydrophobe dans le film Spiro-OMeTAD pour améliorer l'efficacité et la stabilité des cellules solaires en pérovskite", a conclu le groupe. "Nous pensons que cette stratégie ouvrira la voie au développement de cellules solaires à pérovskite à faible coût, efficaces et stables."
