D’après pv magazine international.

Un groupe de scientifiques de l’Université Huaqiao, en Chine, s’est penché sur les effets de l’humidité de l’air sur les films intermédiaires et finaux des cellules solaires et a proposé un traitement contrôlable contre l’humidité consistant en une série de techniques de caractérisation de la protection par l’azote (N₂).

« De nombreux rapports antérieurs indiquaient que l’humidité pouvait pénétrer le film pérovskite, détruire les interactions organique-inorganique et générer l’indésirable iodure de plomb(II) (PbI₂), ce qui entraîne la perte des propriétés photovoltaïques, ont-ils expliqué. L’effet perturbateur de H₂O sur la pérovskite a été attribué au processus d’humidification irréversible, menant à la dégradation de la pérovskite en iodure de plomb (PbI₂.). Toutefois, lorsque la quantité de H₂O était faible, le processus d’humidification était réversible, et le produit humidifié pouvait se déshydrater spontanément dans une atmosphère sèche. »

Les chercheurs ont analysé les effets de l’humidité en protégeant et en caractérisant les échantillons de pérovskite métastables dans différentes cabines remplies de N₂. Ils ont tout particulièrement étudié l’évolution des films pérovskite mouillés avant et après le traitement anti-humidité par spectroscopie UV-visible (UV-vis), photoluminescence en régime permanent (PL), spectroscopie photoélectronique à rayonnement X (XPS), diffraction des rayons X (XRD), microscopie électronique à balayage (MEB), résonance magnétique nucléaire (RMN) et analyse thermogravimétrique (ATG).

« Nous avons découvert que le film humidifié pouvait déclencher la réaction quasi-solide-solide entre les sels organiques et le PbI₂, provoquant la répartition homogène rapide du complexe PbI₂-sels organiques, affirment-ils. En conséquence, les films pérovskite qui en ont résulté ont affiché une phase pérovskite plus homogène avec des cristaux plus grands et une cristallinité plus importante. »

L’équipe a fabriqué une cellule solaire de 0,2 cm² avec des films pérovskite, à l’aide d’un processus séquentiel de dépôt en deux étapes et obtenu les films PbI₂ en appliquant la solution PbI₂ sur des substrats composés d’oxyde d’étain-indium et d’oxyde d’étain (ITO/SnO₂). La cellule était basée sur un précurseur en Spiro-OMeTAD. Son efficacité et sa stabilité ont été testées à une illumination de 100 mW cm⁻². « Enfin, nous avons obtenu une efficacité de conversion énergétique de près de 24 % (23,93 %) avec une tension de circuit ouvert et un facteur de remplissage améliorés, a-t-elle souligné. De plus, l’appareil correspondant peut conserver plus de 80 % de son efficacité initiale après une illumination continue à 1-sun pendant plus de 1 200 heures, démontrant une grande stabilité opérationnelle. »

Les chercheurs ont décrit leur appareil dans l’article « Moisture-triggered fast crystallization enables efficient and stable perovskite solar cells », récemment publié dans nature communications. « Ces travaux apportent une méthode faisable pour réaliser des recherches sur les substances métastables dans des conditions de protection », ont-ils conclu.