Sous les projecteurs l’iodure de plomb méthylammonium, l’un des matériaux pérovskites les plus prometteurs pour la production de cellules solaires

Les cellules solaires povskites restent hors de production à l’échelle commerciale en raison de leur instabilité et de leur sensibilité à l’humidité. Bien que des progrès impressionnants aient été réalisés dans ce domaine et que de nombreuses solutions soient suggérées, les scientifiques n’ont pas encore dit une solution globale.

Alors que les pérovskites hybrides organiques-inorganiques ont atteint les plus hauts rendements enregistrés dans les cellules solaires, certains ont choisi de travailler avec des structures de pérovskite entièrement inorganiques, car les problèmes de stabilité peuvent être plus faciles à résoudre avec elles, et il existe également un potentiel d’amélioration du rendement. Trouver une solution à l’instabilité des matériaux qui n’entrave pas l’efficacité de la conversion est une question de recherche essentielle dans ce domaine.

Armés de ces connaissances, des chercheurs du Helmholtz Zentrum Berlin, en Allemagne, se sont rendus au Royaume-Uni pour réaliser des expériences au synchrotron Diamond Light Source, dans l’Oxfordshire, et mieux comprendre la structure de l’iodure de plomb méthylammonium, l’un des matériaux pérovskites les plus en vue, poussé vers la commercialisation dans les cellules solaires.

Leurs résultats, publiés dans la revue Angewandte Chemie, montrent que, contrairement aux hypothèses précédentes, la structure cristalline ne contient pas de centre d’inversion, ce qui signifie que des domaines ferroélectriques, qui peuvent avoir plusieurs effets positifs sur l’efficacité des cellules solaires, peuvent apparaître dans le matériau.

« Un effet ferroélectrique ne peut se produire que si la structure cristalline ne contient pas de centre d’inversion et, de plus, si elle présente un moment polaire permanent », explique Joachim Breternitz, du département Structure et dynamique des matériaux énergétiques de HZB. « Le cation méthylammonium organique MA+ joue un rôle important à cet égard. » Il poursuit en expliquant que, étant plus grand qu’un atome individuel, l’ion méthylammonium chargé positivement génère un moment polaire avec les atomes d’iode, créant la possibilité d’une dominance ferroélectrique.

Lorsqu’il s’agit de pérovskites inorganiques, un tel mécanisme n’existe pas. Selon HZB, cela pourrait signifier que leur efficacité est fondamentalement limitée par rapport à celle de leurs homologues hybrides.

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