Des polymères ioniques boostent le photovoltaïque

Publié par Adrien le 04/02/2020 à 08:00
Source: CNRS INC
Pour améliorer les performances des cellules photovoltaïques de nouvelle génération à base de pérovskite, des chercheurs du LCPO (CNRS/Université de Bordeaux/Bordeaux INP), de l'ISM (CNRS/Université de Bordeaux/Bordeaux INP) et de l'université (Une université est un établissement d'enseignement supérieur dont l'objectif est la...) de Tokyo (RCAST) ont remplacé un dopant à base de lithium (Le lithium est un élément chimique, de symbole Li et de numéro atomique 3.) par des polymères ioniques. Les cellules ainsi obtenues présentent des rendements supérieurs et une bonne stabilité. Publiés dans la revue ACS Applied Energy Materials, ces travaux ouvrent la voie à des cellules photovoltaïques plus fiables et performantes, avec des rendements supérieurs à 20 %.

Certaines cellules photovoltaïques parmi les plus performantes sont fabriquées à partir d'un absorbeur, de structure cristalline dite pérovskite. Ce matériau (Un matériau est une matière d'origine naturelle ou artificielle que l'homme façonne...) est placé entre deux couches, chacune responsable du transport (Le transport est le fait de porter quelque chose, ou quelqu'un, d'un lieu à un autre, le plus...) des électrons et des trous. Ces derniers sont des manques d'électrons dans la matière (La matière est la substance qui compose tout corps ayant une réalité tangible. Ses...) conductrice. Comme dans un jeu de Taquin, ils se déplacent lorsqu'ils sont comblés par un électron (L'électron est une particule élémentaire de la famille des leptons, et possèdant une charge...) qui, ce faisant, laisse un nouveau trou là où il était. Ensemble (En théorie des ensembles, un ensemble désigne intuitivement une collection...), ils permettent la conversion de l'énergie solaire (L'énergie solaire est l'énergie que dispense le soleil par son rayonnement, directement ou de...) et la collecte de l'électricité (L’électricité est un phénomène physique dû aux différentes charges électriques de la...). La couche de transport de trous est généralement dopée aux sels de lithium, des ions métalliques qui sont cependant à l'origine de la dégradation dans le temps (Le temps est un concept développé par l'être humain pour appréhender le...) des performances de ces cellules photovoltaïques. Dans le cadre d'un laboratoire international associé (LIA NextPV), des chercheurs du Laboratoire de chimie (La chimie est une science de la nature divisée en plusieurs spécialités, à...) des polymères organiques (LCPO, CNRS/Université de Bordeaux/Bordeaux INP), de l'Institut (Un institut est une organisation permanente créée dans un certain but. C'est...) des sciences moléculaires (ISM, CNRS/Université de Bordeaux/Bordeaux INP) et de l'université de Tokyo (RCAST) ont remplacé le dopage aux sels de lithium par des polymères ioniques (1).


Légende: du sel de poly(vinyl butyl imidazolium) (bis(trifluorométhylsulfonyl)imide) est utilisé dans la couche transportant les trous pour des cellules solaires à pérovskite.
© ACS Appl. Energy Mater.

Ces matériaux (Un matériau est une matière d'origine naturelle ou artificielle que l'homme façonne pour en...), tels les poly(vinyl imidazolium)s, ont montré des performances supérieures au dopage par les sels de lithium, atteignant d'excellents rendements de conversion énergétique de plus de 20 %. Les couches de transporteurs de trous sont plus faciles à reproduire et leurs propriétés sont particulièrement stables. Les scientifiques se penchent à présent sur la théorie (Le mot théorie vient du mot grec theorein, qui signifie « contempler, observer,...) et les principes régissant ces performances, et travaillent à remplacer d'autres éléments de ces cellules solaires très prometteuses, afin de faciliter la fabrication de cellules photovoltaïques plus stables et efficaces.

Note:
(1) Ces travaux s'articulent autour (Autour est le nom que la nomenclature aviaire en langue française (mise à jour) donne...) de la thèse (Une thèse (du nom grec thesis, se traduisant par « action de poser ») est...) de Camille Geffroy, qui a bénéficié d'un financement IdEx à l'Université de Bordeaux (Cette page est consacrée au PRES Université de Bordeaux. Pour les pages sur les...).


Références:
Camille Geffroy, Eftychia Grana, Takeru Bessho, Samy Almosni, Zeguo Tang, Anirudh Sharma, Takumi Kinoshita, Fumiyasu Awai, Eric Cloutet, Thierry Toupance, Hiroshi Segawa, Georges Hadziioannou. p-Doping of a Hole Transport Material via a Poly(ionic liquid) for over 20% Efficiency and Hysteresis-Free Perovskite Solar Cells. ACS Appl. Energy Mater. 2020.
https://doi.org/10.1021/acsaem.9b01819

Pour en savoir plus:
lcpo.fr
hadziiteam.com
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