Un nouveau type de matériau pour les cellules solaires a été proposé par des spécialistes de l’Université fédérale de l’Oural (UrFU) et de l’Institut de synthèse organique de la branche de l’Oural de l’Académie des sciences de Russie avec leurs collègues. Les composés trouvés réduiront considérablement le coût de production des cellules solaires. L’article a été publié dans le Nouveau Journal de chimie.
Les cellules solaires en pérovskite (PSC) sont une alternative prometteuse aux cellules en silicium familières, fournissant la même quantité d’énergie avec 180 fois moins d’épaisseur de matériau. Leur technologie de production est beaucoup plus simple et moins chère que celle des cellules au silicium. Le problème avec les PSC est leur manque de stabilité. L’une des solutions les plus efficaces aujourd’hui, expliquent les spécialistes, est la sélection de nouveaux matériaux qui assurent le transport des porteurs de charge après leur obtention dans la couche de pérovskite elle-même.
Des scientifiques de l’UrFU et de l’UB RAS ont proposé un nouveau type de matériau pour le transport des électrons dans les PSC, qui présente de nombreux avantages. Selon les auteurs, avec le nouveau matériau, ils ont pu atteindre une efficacité de conversion de l’énergie solaire de 12 %, ce qui est comparable à la performance moyenne des homologues du marché.
« La famille de molécules que nous avons trouvée transporte des électrons dans les PSC un peu moins bien que les fullerènes utilisés aujourd’hui, mais ils sont environ deux fois moins chers, beaucoup plus faciles à produire et présentent un certain nombre d’autres avantages technologiques », explique Gennady Rusinov, professeur agrégé à l’université. Département de technologie de synthèse organique de l’UrFU.
Bien que les fullerènes, selon les scientifiques, soient le matériau de transport d’électrons le plus recherché pour les PSC, ils présentent des problèmes de stabilité morphologique et de faible absorption de la lumière, ainsi qu’une grande difficulté à modifier les propriétés électroniques. Les coûts de synthèse et de purification des fullerènes rendent dans certains cas leur application économiquement inefficace.
« Nos molécules sont dépourvues des principaux inconvénients des fullerènes, et leur synthèse est très simple, même en grande quantité. Les propriétés optiques, électrochimiques et électroniques de nos molécules sont facilement modifiables. De plus, ce sont des dipôles, ce qui ouvre un certain nombre des possibilités d’amélioration des ESP », a déclaré Gennady Rusinov.
Des chercheurs de l’Université fédérale de l’Oural et de l’Institut de recherche cosmophysique de la branche de l’Oural de l’Académie des sciences de Russie ont proposé une technique de synthèse complète pour les nouvelles molécules et ont également étudié leur stabilité thermique, leurs propriétés électroniques et optiques.
AS Steparuk et al, Thieno[3,2-b]indole–benzo(b)thiéno[2,3-d]molécules D–π–A à base de thiophène-3(2H)-one comme matériaux de transport d’électrons pour cellules solaires à pérovskite, Nouveau Journal de chimie (2022). DOI : 10.1039/D2NJ02202H