Supervisory authorities

CNRS

Our partners

Search

Home > Focus on

SCIENCE (2022)

Fabrication contrôlée de bicouches pérovskites 3D/2D pour des cellules solaires performantes et durables

 
Deterministic fabrication of 3D/2D perovskite bilayer stacks for durable and efficient solar cells
 

(Science 2022) Réaliser des hétérostructures semiconductrices par des techniques de croissance en solution est un défi depuis de nombreuses années pour les pérovskites halogénées, car les solvants traditionnels attaquent les couches servant de substrat. Par un choix judicieux de solvant, des bicouches composées de différentes pérovskites 2D pures, de compositions, épaisseurs et gaps électroniques variables, ont été déposées sur des pérovskites 3D sans les dissoudre. L’évolution des performances photovoltaiques des cellules solaires d’architectures n-i-p and p-i-n, sont conformes aux prédictions déduites des alignements de bandes électroniques. Les épaisseurs optimales dépendent notamment des longueurs de diffusion des porteurs dans la couche 2D. Un rendement photovoltaique de 24.5% a été mesuré. Il est associé à une stabilité exceptionnelle en fonctionnement, caractérisée par un T99 (temps pendant lequel le rendement reste supérieur à 99% de sa valeur initiale) supérieur à 2000h. Cela démontre que les bicouches 3D/2D héritent leur extrême stabilité des pérovskites 2D sans compromettre les forts rendements associés aux couches 3D.

Réaliser des hétérostructures semiconductrices par des techniques de croissance en solution est un défi depuis de nombreuses années pour les pérovskites halogénées, car les solvants traditionnels attaquent les couches servant de substrat. Par un choix judicieux de solvant, des bicouches composées de différentes pérovskites 2D pures, de compositions, épaisseurs et gaps électroniques variables, ont été déposées sur des pérovskites 3D sans les dissoudre. L’évolution des performances photovoltaiques des cellules solaires d’architectures n-i-p and p-i-n, sont conformes aux prédictions déduites des alignements de bandes électroniques. Les épaisseurs optimales dépendent notamment des longueurs de diffusion des porteurs dans la couche 2D. Un rendement photovoltaique de 24.5% a été mesuré. Il est associé à une stabilité exceptionnelle en fonctionnement, caractérisée par un T99 (temps pendant lequel le rendement reste supérieur à 99% de sa valeur initiale) supérieur à 2000h. Cela démontre que les bicouches 3D/2D héritent leur extrême stabilité des pérovskites 2D sans compromettre les forts rendements associés aux couches 3D.

 
Contacts
Jacky EVEN
jacky.even insa-rennes.fr
02 23 23 82 95
Claudine KATAN (ISCR)
claudine.katan univ-rennes1.fr
 
Partenaires

Rice University (Houston, USA), Northwestern University (Evanston, USA), Purdue University (West Lafayette, USA), Washington University (Seattle, USA), Guangzhou University (Guangzhou, China), ANL (Argonne, USA), ISCR (Rennes, France)

 
Référence

Deterministic fabrication of 3D/2D perovskite bilayer stacks for durable and efficient solar cells, S.Sidhik, Y. Wang, M. De Siena, R. Asadpour, A. J. Torma, T. Terlier, K. Ho, W. Li, A. B. Puthirath, X. Shuai, A. Agrawal, B. Traore, M. Jones, R. Giridharagopal, P. M. Ajayan, J. Strzalka, D. S. Ginger, C. Katan, M. Ashraful Alam, J. Even, M. G. Kanatzidis, Aditya D. Mohite Science, Vol 377, Issue 6613 pp. 1425-1430 2022, hal-03784361

This work was financially supported by the European Union through the Horizon 2020 Research and Innovation Programme through the NMBP Research and Innovation Action (grant agreement no. 861985, project Perocube)

View online :