Des cellules solaires pérovskites plus stables avec moins de plomb

Publié par Redbran le 19/01/2018 à 12:00
Source: CNRS-INC
...
Restez toujours informé: suivez-nous sur Google Actualités (icone ☆)

Les équipes de MOLTECH-Anjou (CNRS/Université d'Angers), de l'IRCP (CNRS/Chimie-Paristech), de l'IMMM (CNRS/Le Mans Université) et de l'IMN (CNRS/Université de Nantes) ont découvert et étudié une nouvelle famille de pérovskites hybrides. Ces composés permettront de produire des cellules solaires plus stables à l'humidité (L'humidité est la présence d'eau ou de vapeur d'eau dans l'air ou dans une substance...) et avec moins d'éléments toxiques que les précédentes technologies. Ces travaux ont été publiés dans Angewandte Chemie International Edition.


© Nicolas Mercier
Structure d'une pérovskite hybride de la famille d-MAPI

L'énergie photovoltaïque, renouvelable, est un enjeu mondial. Ces six dernières années, une nouvelle technologie (Le mot technologie possède deux acceptions de fait :) a émergé: les cellules solaires de type pérovskite (PSCs, perovskite solar cells) qui combinent les avantages de la technologie silicium (Le silicium est un élément chimique de la famille des cristallogènes, de symbole Si...) (rendement de photoconversion PCE > 20 %) et ceux des cellules solaires organiques OSCs (procédé de fabrication peu couteux à température (La température est une grandeur physique mesurée à l'aide d'un thermomètre et...) ambiante à partir de solutions).

Le matériau de référence est le MAPI (1) ou des dérivés, mais il présente deux inconvénients principaux: une instabilité à l'air (L'air est le mélange de gaz constituant l'atmosphère de la Terre. Il est inodore et...), principalement à l'humidité, et la présence de l'élément plomb (Le plomb est un élément chimique de la famille des cristallogènes, de symbole Pb et...) toxique. L'utilisation de pérovskites hybrides à réseau (Un réseau informatique est un ensemble d'équipements reliés entre eux pour échanger des...) inorganique bidimensionnel (2D) a conduit à une amélioration significative de la tenue à l'humidité, au prix d'un PCE faible (< 12 %). Les équipes du laboratoire MOLTECH-Anjou (CNRS/Université d'Angers), de l'Institut de Recherche de Chimie Paris (CNRS/Chimie-Paristech), de l'Institut des Molécules et Matériaux du Mans (CNRS/Le Mans Université) et de l'Institut des Matériaux Jean Rouxel de Nantes (CNRS/Université de Nantes) ont découvert et étudié une nouvelle famille de pérovskites hybrides appelée d-MAPI. La structure de ces composés (2) résulte de la substitution d'entités (PbI)+, composées d'un ion (Un ion est une espèce chimique électriquement chargée. Le terme vient de l'anglais,...) plomb et d'un ion iode (L'iode est un élément chimique de la famille des halogènes, de symbole I et de...), par des cations organiques. Cette structure en fait un intermédiaire entre les deux grandes familles des pérovskites hybrides 2D et 3D. Contenant moins de plomb, les cellules solaires à base de d-MAPI sont aussi plus stables à l'humidité que le composé de référence MAPI (17 h de stabilité à l'air ambiant contre 1 h, dans les conditions d'étude), ce qui rend leur utilisation plus simple. Cette découverte ouvre des perspectives considérables dans la conception de nouveaux matériaux (Un matériau est une matière d'origine naturelle ou artificielle que l'homme façonne pour en...) pour cellules solaires, photodétecteurs ou diodes électroluminescentes, grâce à la grande flexibilité de composition de ces nouvelles pérovskites (3).

Note:
(1) de formule MAPbI3 où MA+ est le methylammonium
(2) de formule (MA, HEA)1+xPb1-xI3-x où HEA+ est l'hydroxyethylammonium
(3) avec des substitutions potentielles sur le site de Pb, I, MA+ mais aussi sur le site HEA+


Référence publication:
Antonin Leblanc, Nicolas Mercier, Magali Allain, Jens Dittmer, Vincent Fernandez, Thierry Pauporté
Lead and iodide deficient (CH3NH3)PbI3, d-MAPI: the bridge between 2D and 3D hybrid perovskites
Angewandte Chemie International Edition - Novembre 2017
DOI: 10.1002/anie.201710021
Nicolas Mercier, Thierry Pauporté, Antonin Leblanc
Pérovskites hybrides organique-inorganiques
Brevet n° FR 17 56883 (2017)

Contact chercheur:
- Nicolas Mercier, MOLTECH ANJOU UMR 6200, Université d'Angers
- Thierry Pauporté, IRCP UMR 8247 Chimie ParisTech (ParisTech, ou Institut des sciences et technologies de Paris, est un établissement qui...), PSL Research University
Page générée en 0.217 seconde(s) - site hébergé chez Contabo
Ce site fait l'objet d'une déclaration à la CNIL sous le numéro de dossier 1037632
A propos - Informations légales | Partenaire: HD-Numérique
Version anglaise | Version allemande | Version espagnole | Version portugaise