L'Université Sophia du Japon utilise le 2-ABZ pour permettre aux cellules solaires en pérovskite à base d'étain de conserver 84,94 % de leur efficacité initiale après 100 jours

fr.wedoany.com Rapport : Des chercheurs de l'Université Sophia et de l'Institut national des sciences des matériaux (NIMS) au Japon ont introduit le 2-aminobenzothiazole (2-ABZ) dans les cellules solaires en pérovskite à base d'étain (SnPSC) quasi-bidimensionnelles (q-2D) de type Ruddlesden-Popper afin de supprimer l'oxydation de l'étain, un problème qui affecte depuis longtemps l'efficacité et la durée de vie de ces dispositifs. L'équipe de recherche indique que cette stratégie d'additifs permet d'améliorer simultanément les performances photovoltaïques des cellules et de prolonger leur durée de vie, ouvrant ainsi la voie à la commercialisation des cellules solaires en pérovskite sans plomb.

Le 2-ABZ est une molécule hétéroatomique contenant de l'azote, du carbone, du soufre et de l'hydrogène. L'équipe de recherche explique que de nombreux additifs de passivation ne ciblent qu'un seul mécanisme de dégradation, tandis que le 2-ABZ exerce simultanément plusieurs fonctions complémentaires pendant la formation du film de pérovskite et le fonctionnement du dispositif : il régule la croissance cristalline, réduit la formation d'états de pièges, empêche la migration ionique, supprime l'oxydation de l'étain et améliore l'alignement des niveaux d'énergie aux interfaces, couvrant ainsi plusieurs points faibles intrinsèques qui limitent depuis longtemps l'amélioration de l'efficacité des SnPSC.

La professeure Yuko Takeoka, responsable du projet au Département des sciences des matériaux et de la vie, Faculté des sciences et technologies de l'Université Sophia, a déclaré que l'accumulation du 2-ABZ à l'interface est essentielle pour réduire les défauts enfouis dans la couche de pérovskite. Cette substance peut former des sites de nucléation denses à la base du film, générant ainsi un film de pérovskite de haute qualité et stable.

Ces effets se manifestent finalement dans les tests de performance à long terme. Les cellules solaires non encapsulées contenant du 2-ABZ ont conservé 84,94 % de leur efficacité initiale après 100 jours de stockage, tandis que les dispositifs non traités n'ont conservé que 48,95 % de la leur. Lors d'un fonctionnement continu sous lumière solaire simulée, les dispositifs traités ont conservé près de 89 % de leurs performances d'origine après 10 heures, tandis que les dispositifs de contrôle se sont dégradés rapidement en moins d'une heure. L'analyse de surface a montré que le 2-ABZ supprime l'oxydation de Sn²⁺ en Sn⁴⁺, principale voie de dégradation de la pérovskite à base d'étain. La spectroscopie photoélectronique à rayons X a également révélé une réduction significative des espèces d'iode oxydées, et la spectrométrie de masse à ions secondaires en temps de vol a confirmé que la migration des iodures était fortement inhibée.

Sur le plan applicatif, l'installation de cellules solaires à base de silicium nécessite de vastes terrains plats, tandis que les cellules solaires en pérovskite (PSC) sont légères, flexibles et de forme contrôlable, ce qui en fait une technologie photovoltaïque de nouvelle génération prometteuse. L'amélioration de l'efficacité et de la durée de vie est essentielle pour la viabilité commerciale de ces cellules. Takeoka a indiqué que ces résultats offrent une voie réalisable pour le développement de cellules solaires sans plomb plus sûres et pourraient également élargir le champ d'application des cellules photovoltaïques.

Ces résultats de recherche ont été publiés le 15 juin 2026 dans la revue Solar RRL, volume 10, numéro 11.