Il s'agit d'un communiqué de presse de l'EPFL, qui ne reflète pas forcément l'opinion de l'AES.
Les cellules photovoltaïques à pérovskites (PSC) peuvent être constituées de matériaux peu coûteux, sont très efficaces, peuvent dépasser les cellules photovoltaïques classiques en silicium et ont le potentiel de révolutionner les énergies renouvelables. Pourtant, l’un des inconvénients actuels empêchant leur utilisation généralisée est leur manque de stabilité opérationnelle.
Aujourd’hui, des scientifiques de l’EPFL et de l’Université Sungkyunkwan de Corée du Sud ont trouvé un moyen d’améliorer la stabilité des PSC. Ces chercheuses et chercheurs se sont penchés sur la dégradation des films minces de pérovskite, qui peuvent être endommagés par l’exposition à l’humidité, à la chaleur et à la lumière. Cette étude publiée dans la revue Science a été réalisée par les équipes des professeurs Michael Grätzel (EPFL) et Nam-Gyu Park (Université Sungkyunkwan).
Les scientifiques ont étudié deux facettes spécifiques du cristal, un terme qui désigne la surface plane du cristal, caractérisée par une disposition particulière des atomes.La disposition des atomes sur ces facettes peut modifier les propriétés et le comportement du cristal, comme sa stabilité et sa réponse aux stimuli externes tels que l’humidité ou la chaleur.
Les chercheuses et chercheurs ont examiné les facettes (100) et (111) des cristaux de pérovskite. La facette (100) est un plan perpendiculaire à l’axe C d’un cristal dont les atomes sont disposés selon un motif répétitif en forme de grille carrée. Dans la facette (111), les atomes sont disposés selon une grille triangulaire.
L’étude a révélé que la facette (100), que l’on trouve le plus souvent dans les films minces de pérovskite, est particulièrement sujette à la dégradation car elle peut rapidement passer à une phase instable et inactive en cas d’exposition à l’humidité. En revanche, la facette (111) s’est avérée beaucoup plus stable et résistante à la dégradation.
Les chercheuses et chercheurs ont également identifié la cause de cette dégradation et ont découvert qu’elle était due à une liaison forte entre la pérovskite et les molécules d’eau, qui a provoqué le passage de la phase stable à la phase instable. Ils ont mis à profit ces informations pour mettre au point une méthode appelée «ingénierie des facettes», dans laquelle ils ont utilisé des molécules ligand spéciales pour faire croître la facette (111) plus stable. Cela a permis de produire des films de pérovskite exceptionnellement stables et résistants à l’humidité et à la chaleur.
Cette étude représente une avancée importante dans le développement des PSC, car la stabilité est un obstacle majeur à leur commercialisation. Les résultats permettent de mieux comprendre comment les différentes facettes cristallines contribuent à la stabilité des films. En identifiant les facettes les plus stables et en trouvant des moyens de favoriser leur développement, il pourrait être possible d’améliorer la stabilité globale des PSC et d’accélérer leur commercialisation en tant que source d’énergie renouvelable fiable et rentable. (epfl)