Perovskite n'a plus peur de l'humidité! L'efficacité de conversion photoélectrique atteint 24,1%! Le 26 mars, une importante étude a été publiée dans la Revue internationale science, Huang Wei, académicien de l'Académie chinoise des sciences. L'équipe du professeur Chen Yonghua, de l'Institut de recherche sur les matériaux avancés de l'Université de technologie de Nanjing, a pris l'initiative de proposer l'utilisation de liquides ioniques multifonctionnels comme solvants pour remplacer les solvants organiques traditionnels dans la préparation des matériaux photovoltaïques Perovskite afin d'assurer la stabilité de la perovskite de plomb iodée de méthylamidine En phase noire dans des conditions de température ambiante et d'humidité élevée. Résoudre le problème mondial de la préparation traditionnelle de perovskiteProduction d'énergie photovoltaïqueMatériel.

Liquide ionique développé par l'équipe de recherche, avec la permission du professeur Chen Yonghua

Renouvellement du système de solvants, Perovskite "respirant librement" dans l'air

Par rapport aux cellules monocristallines traditionnelles au silicium, les matériaux photovoltaïques Perovskite sont devenus un point chaud de la recherche en raison de leur légèreté, de leur minceur, de leur faible coût, de leur protection de l'environnement et de leur flexibilité. Traditionnellement, les matériaux photovoltaïques Perovskite ont peur de l'eau et de l'air, en particulier les matériaux photovoltaïques Perovskite représentés par la Perovskite méthylamidine sont très "sensibles" et sujets au vieillissement et à la dégradation fonctionnelle. Il peut donc être préparé sous la protection d'un gaz inerte.

Dans le même temps, dans les limites de la connaissance actuelle, les matériaux Perovskites ne peuvent utiliser que jusqu'à cinq solvants. De nombreux "points douloureux" rendent difficile l'expansion de l'application de Perovskite.

« comme le monde entier mène des recherches dans ce domaine, nous ferons quelque chose de différent. Le professeur Chen Yonghua, de l'Université de technologie de Nanjing, a déclaré que si nous continuons à étudier les systèmes de solvants traditionnels, il y aura toujours un sentiment de « bottes chatouilleuses ».

"Pourquoi n'oserais - tu pas imaginer que la Perovskite peut aussi être préparée dans un air à forte humidité?" Tout le monde est d'accord. Bientôt, l'équipe s'est concentrée sur la recherche d'un solvant respectueux de l'environnement, stable et compatible avec les propriétés physiques et chimiques.

En 2017, l’équipe a découvert un Liquide ionique protonique vert qui a été introduit dans le processus de préparation en raison de la particularité de son groupe fonctionnel.

« les structures anioniques et cationiques uniques des liquides ioniques peuvent former d'énormes réseaux de liaisons hydrogène en solution. En même temps, les anions organiques et les halogénures métalliques forment des chélates pour réguler les propriétés de la solution précurseur. Leurs actions chimiques uniques peuvent efficacement contrôler le processus cinétique de cristallisation de la Perovskite, ce qui donne lieu à des films de perovskite de haute qualité.» Lu Hui, l'un des premiers auteurs du document, a déclaré.

Sur la base des caractéristiques des liquides ioniques, l'équipe de recherche a construit des cellules solaires Perovskites stratifiées à haut rendement et stables en 2020, avec une efficacité de conversion photoélectrique de 18,06%, un record à l'époque.

Une « voie rapide » de réaction est construite, ce qui améliore considérablement le taux de conversion photoélectrique.

La perovskite de méthyle est considérée comme le matériau le plus prometteur pour atteindre l'efficacité limite théorique en raison de ses excellentes propriétés. Cependant, il est moins stable et se décompose facilement dans des conditions d'humidité élevée.

Au cours de l'entrevue, Chen Yonghua a peint une membrane Perovskite pour les journalistes, faite de Perovskite à base de méthamidine, la moitié supérieure étant de l'iodoformamidine et la moitié inférieure de l'iodure de plomb.

« la clé de la stabilité de la Perovskite méthylamidyle est de fournir une structure fortement iodée de plomb, explique Chen. La première étape de la structure fortement iodée de plomb est de préparer une solution stable d'iodure de plomb.»

À partir de la conception structurale et de la préparation de solvants liquides ioniques multifonctionnels, l'équipe de recherche a constaté que le groupe carbonyle sous forme de Méthylamine Liquide ionique peut chélater le plomb dans l'iodure de plomb et que le Groupe amine forme une liaison hydrogène avec l'iode.

« Nous sommes également heureux de constater que, durant la formation des films d'iodure de plomb, cette interaction tire les cristaux d'iodure de plomb dans un arrangement régulier, formant une série de canaux ioniques à l'échelle nanométrique et des structures cristallines d'iodure de plomb en croissance verticale. Ces canaux favorisent la pénétration de l'iodure de méthionium dans les films d'iodure de plomb et sa conversion rapide et ferme en iodure de plomb.» Membrane Perovskite à base de méthylamidine. "Présenté par Chen Yonghua.

Les résultats expérimentaux montrent que l'efficacité de conversion photoélectrique peut atteindre 24,1% et que les dispositifs non encapsulés peuvent rester inchangés à 85 °C sous chauffage continu et éclairage continu, et que 80% et 90% de l'efficacité initiale peuvent atteindre 500 heures.

Ces résultats sont verts, non toxiques, stables, efficaces et peu coûteux, ce qui crée les conditions préalables à la production et à l'utilisation à grande échelle de cellules solaires Perovskites. Cependant, Chen Yonghua tient une cellule solaire perovskite de 0,1 centimètre carré. "New Abacus", a - t - il dit, "au cours des cinq prochaines années, nous nous efforcerons de passer de 0,1 mètre carré à 100 centimètres carrés, ce qui permettra une application industrielle à grande échelle des piles Perovskite."