Percée cruciale dans l’adaptation des cellules solaires à pérovskite aux énergies renouvelables


Un énorme pas en avant dans l’évolution des cellules solaires à pérovskite enregistré par des chercheurs de la City University de Hong Kong (CityU) aura des implications significatives pour le développement des énergies renouvelables.

L’innovation CityU ouvre la voie à la commercialisation de cellules solaires à pérovskite, nous rapprochant ainsi d’un avenir économe en énergie et alimenté par des sources durables.

« Les implications de cette recherche sont considérables et ses applications potentielles pourraient révolutionner l’industrie de l’énergie solaire », a déclaré le professeur Zhu Zonglong du département de chimie de CityU, qui a collaboré avec le professeur Li Zhong’an de l’université des sciences et technologies de Huazhong. .

Nouvelle approche

Les cellules solaires à pérovskite constituent une frontière prometteuse dans le paysage de l’énergie solaire, connues pour leur impressionnante efficacité de conversion d’énergie. Cependant, ils présentent un inconvénient majeur : l’instabilité thermique, c’est-à-dire qu’ils ont tendance à ne pas bien fonctionner lorsqu’ils sont exposés à des températures élevées.

L’équipe de CityU a conçu un type unique de monocouche auto-assemblée, ou SAM en abrégé, et l’a ancré sur une surface d’oxyde de nickel en tant que couche d’extraction de charge.

« Notre approche a considérablement amélioré la robustesse thermique des cellules », a déclaré le professeur Zhu, ajoutant que la stabilité thermique constitue un obstacle important au déploiement commercial des cellules solaires à pérovskite.

« En introduisant une couche d’extraction de charge thermiquement robuste, nos cellules améliorées conservent plus de 90 % de leur efficacité, affichant un taux d’efficacité impressionnant de 25,6 %, même après avoir fonctionné à des températures élevées, autour de (65 degrés Celsius) pendant plus de 1 000 heures. une réalisation marquante », a déclaré le professeur Zhu.

Relever le bouclier thermique

La motivation de cette recherche est née d’un défi spécifique au secteur de l’énergie solaire : l’instabilité thermique des cellules solaires à pérovskite.

« Malgré leur efficacité de conversion de puissance élevée, ces cellules solaires ressemblent à une voiture de sport qui fonctionne exceptionnellement bien par temps frais, mais qui a tendance à surchauffer et à être moins performante par temps chaud. Il s’agit d’un obstacle important empêchant leur utilisation généralisée », a déclaré le professeur Zhu.

L’équipe CityU s’est concentrée sur la monocouche auto-assemblée (SAM), une partie essentielle de ces cellules, et l’a envisagée comme un bouclier thermosensible nécessitant un renforcement.

« Nous avons découvert qu’une exposition à haute température peut provoquer la rupture des liaisons chimiques au sein des molécules SAM, ce qui a un impact négatif sur les performances du dispositif. Notre solution s’apparentait donc à l’ajout d’une armure résistante à la chaleur – une couche de nanoparticules d’oxyde de nickel, surmontée d’un SAM, obtenu grâce à l’intégration de diverses approches expérimentales et calculs théoriques », a déclaré le professeur Zhu.

Pour contrer ce problème, l’équipe CityU a introduit une solution innovante : ancrer le SAM sur une surface d’oxyde de nickel intrinsèquement stable, améliorant ainsi l’énergie de liaison du SAM sur le substrat. En outre, ils ont synthétisé leur propre molécule SAM, créant ainsi une molécule innovante qui favorise une extraction de charge plus efficace dans les dispositifs à pérovskite.

Meilleure efficacité à des températures plus élevées

Le principal résultat de la recherche est la transformation potentielle du paysage de l’énergie solaire. En améliorant la stabilité thermique des cellules solaires à pérovskite grâce aux SAM de conception innovante, l’équipe a jeté les bases d’un fonctionnement efficace de ces cellules, même dans des conditions de température élevée.

« Cette avancée est cruciale car elle s’attaque à un obstacle majeur qui empêchait auparavant une adoption plus large des cellules solaires à pérovskite. Nos résultats pourraient élargir considérablement l’utilisation de ces cellules, repoussant leurs limites d’application dans des environnements et des climats où les températures élevées étaient dissuasives », a déclaré le professeur. Zhu.

L’importance de ces résultats ne peut être surestimée. En renforçant la viabilité commerciale des cellules solaires à pérovskite, CityU ne se contente pas d’introduire un nouvel acteur sur le marché des énergies renouvelables, il ouvre la voie à un potentiel révolutionnaire qui pourrait jouer un rôle essentiel dans la transition mondiale vers des énergies durables et économes en énergie. sources.

« Cette technologie, une fois pleinement commercialisée, pourrait contribuer à réduire notre dépendance aux combustibles fossiles et contribuer de manière substantielle à lutter contre la crise climatique mondiale », a-t-il ajouté.

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