Une équipe de l'Université de Xiamen en Chine utilise le bleu de Prusse pour porter l'efficacité des cellules pérovskites au-delà de 26 %

fr.wedoany.com Rapport : L'équipe de l'académicien Zheng Nanfeng et du professeur Wu Binghui de l'Université de Xiamen a proposé, dans le cadre de recherches sur les cellules solaires à pérovskite, d'utiliser la structure du bleu de Prusse pour réguler de manière synergique la formation du matériau pérovskite, l'évolution des défauts ainsi que la migration et la distribution des ions pendant le fonctionnement du dispositif, offrant ainsi une nouvelle approche pour améliorer la stabilité photovoltaïque de la pérovskite. Le 25 septembre, les résultats de recherche correspondants, réalisés conjointement par cette équipe et des institutions collaboratrices telles que l'Université Jinan et l'Université Tsinghua, ont été publiés dans la revue académique internationale « Science ».

Le bleu de Prusse (Prussian blue) est considéré comme le premier pigment synthétique moderne de l'histoire de l'humanité, longtemps utilisé dans la peinture, l'impression et la cyanotypie. Il possède à la fois une structure à charpente ouverte et des centres à valence mixte, des caractéristiques structurelles et chimiques particulières qui lui confèrent un potentiel d'application dans l'étude du stockage d'ions, du transport ionique et des processus d'oxydoréduction.

Dans cette étude, les chercheurs ont introduit des nanoparticules de bleu de Prusse dans la couche absorbante de pérovskite. Grâce à ses caractéristiques cristallines proches de celles de la pérovskite, à son activité d'oxydoréduction réversible et à sa structure à charpente ouverte, le bleu de Prusse participe simultanément à la régulation de deux phases : la formation du matériau et le fonctionnement du dispositif. Les résultats montrent qu'après l'introduction du bleu de Prusse, les processus de nucléation, de transformation de phase intermédiaire et de croissance cristalline de la pérovskite sont efficacement régulés, et le film final présente une orientation préférentielle plus marquée et une déformation locale plus faible ; sous l'effet d'un champ électrique appliqué, la migration à longue distance et la redistribution des ions sont inhibées, et les variations de potentiel local induites par le champ électrique sont également significativement réduites.

Afin de vérifier l'applicabilité de cette stratégie matérielle dans différentes structures de dispositifs et conditions d'agrandissement de surface, l'équipe de recherche a mené des validations respectivement sur des cellules solaires à pérovskite à structure conventionnelle et à structure inversée. Après l'introduction du bleu de Prusse, l'efficacité de conversion photovoltaïque des deux types de dispositifs de petite surface dépasse 26 % ; lors de l'agrandissement de la surface, le module à structure conventionnelle de 6 cm × 6 cm atteint une efficacité de 23,4 %, et le module à structure inversée de 30 cm × 30 cm atteint une efficacité de 22,9 %.

Cette étude considère la formation du film de pérovskite et le fonctionnement du dispositif comme un processus continu interdépendant, et utilise les propriétés chimiques du bleu de Prusse pour réguler de manière synergique la croissance cristalline, la transformation des défauts et la migration des ions, offrant ainsi une nouvelle approche pour la conception de matériaux à charpente ouverte dotés de fonctions de guidage structural, de tampon redox et de régulation ionique.