Amélioration des performances des cellules solaires avec «armure de graphène»

Une équipe de chercheurs a conçu une nouvelle électrode qui pourrait améliorer la stabilité des cellules solaires en pérovskite (PSC), le candidat le plus prometteur pour la prochaine génération de cellules solaires photovoltaïques grâce à son faible coût et son rendement de conversion énergétique élevé. .

En effet, l'insertion d'une couche protectrice entre l'électrode à base de métal et le film de pérovskite peut empêcher la dégradation induite par le métal et que le graphène, en tant que telle couche, peut supprimer efficacement la diffusion des métaux et des ions ioniques. halogénure.

Cette percée a été dirigée par le professeur Hyesung Park et son équipe de recherche à l'École de génie énergétique et chimique de l'UNIST. Dans leurs travaux, l'équipe de recherche a développé une plate-forme d'électrode hybride basée sur une grille métallique flexible, utilisant un film de polyimide (CEP) intégré dans une grille de cuivre avec une feuille de graphène comme couche protectrice (GCEP), qui présentait conductivité électrique élevée, excellente stabilité chimique et durabilité mécanique. Le développement démontre le rôle critique du graphène en tant que couche protectrice pour empêcher la dégradation induite par le métal et la diffusion des halogénures entre l'électrode et la couche de pérovskite.

Le graphène a une conductivité électrique élevée, ce qui permet aux électrons de se déplacer facilement à travers. Cependant, l'excellente imperméabilité du graphène empêche la perméation même de la plus petite molécule.

Le graphène peut être une barrière de diffusion efficace s'il est combiné avec des nanostructures métalliques qui ont une excellente imperméabilité à la diffusion des métaux et des ions halogénures à l'interface électrode métallique / couche de pérovskite, une meilleure collecte de la charge à travers les espaces vides de des nanostructures métalliques, une perte minimale de transmittance optique en tant que couche de protection en raison de sa transparence optique élevée, et une amélioration de la durabilité mécanique de l'électrode hybride.

Les chercheurs ont utilisé cette électrode hybride transparente et flexible pour fabriquer des PSC métalliques flexibles à base de TCE, obtenant une bonne stabilité chimique et mécanique. Cet appareil a atteint un PCE élevé (16,4%), comparable à son homologue rigide à base de TCE (17,5%). Ils ont également vérifié le rôle de la couche de graphène pour assurer la stabilité chimique des cellules solaires en évitant l'interdiffusion des métaux et des ions halogénures. De plus, l'électrode GCEP a amélioré la photostabilité du PSC en bloquant la lumière ultraviolette (UV) et la lumière proche UV. Il a également maintenu plus de 97,5% de l'efficacité initiale même après 1 000 heures. De plus, après 5000 essais de flexion, il a montré une excellente durabilité mécanique, telle que le maintien de 94% de l'efficacité initiale,et par conséquent, il était applicable aux appareils d'utilisation de la prochaine génération.

Ce travail démontre que l'insertion d'une couche protectrice entre l'électrode à base de métal et le film de pérovskite pourrait empêcher la dégradation induite par le métal et que le graphène, en tant que telle couche, peut supprimer efficacement la diffusion des métaux et des ions halogénures. .

Gyujeong Jeong (Programme combiné MS / Ph.D. de génie énergétique et chimique, UNISt), premier auteur de l'étude.

La nouvelle méthode a considérablement amélioré à la fois l'efficacité et la stabilité des PSC. Ces travaux fournissent une stratégie efficace pour concevoir des plates-formes TCE mécaniquement et chimiquement robustes, sans ITO et assistées par métal dans les PSC.

Parc Hyesung

Plus d'informations: pubs.acs.org

Via www.techexplorist.com

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