— Gencho Petkov / Shutterstock.com

Grâce à de nouvelles techniques de microscopie, des scientifiques britanniques ont enfin pu comprendre par quels biais la structure désordonnée de la pérovskite augmente en fait ses performances.

« Bon » et « mauvais » désordre

Ces dernières années, les cellules solaires à base de pérovskite sont apparues comme une alternative prometteuse aux dispositifs conventionnels à base de silicium. Capables de transformer plus efficacement l’énergie solaire en l’électricité, celles-ci se révèlent également moins coûteuses à produire. Il y a moins d’un an, des scientifiques de l’université technique de Berlin ont établi un nouveau record mondial d’efficacité pour de telles cellules, ayant atteint un rendement de 29,15 %.

Dans le cadre de travaux récemment publiés dans la revue Nature Nanotechnology, le Cavendish Laboratory de l’université de Cambridge a collaboré avec le Centre de rayonnement synchrotron Diamond Light Source et l’Institut des sciences et technologies d’Okinawa afin de percer les secrets de la pérovskite.

« Nous avons eu recours à la microscopie multimodale, qui est une façon très sophistiquée de dire que nous regardons la même partie de l’échantillon avec plusieurs microscopes différents et que nous essayons de corréler les propriétés que nous tirons de l’un avec les propriétés que nous tirons d’un autre », explique Kyle Frohna, auteur principal de l’étude.

Représentation artistique d’électrons se dirigeant vers les zones « hautes performances » d’un matériau pérovskite — © Alex T. at Ella Maru Studios

« Concernant la pérovskite, deux formes de désordre se produisent en parallèle », poursuit le chercheur. « Le désordre électronique associé aux défauts qui réduisent les performances, puis le désordre chimique spatial qui semble les améliorer. Nous avons découvert que le désordre chimique – le ‘bon’ désordre dans ce cas – atténue le ‘mauvais’ en éloignant les porteurs de charge [particules transportant une charge électrique]. »

Un vaste éventail d’applications

Forgée dans les profondeurs du manteau terrestre, la pérovskite peut également être synthétisée en laboratoire et a le potentiel de transformer une variété de domaines, de la récolte d’énergie (avec une efficacité en matière de conversion de la lumière solaire multipliée par dix en quelques années seulement) au transfert de données.

« Cette méthodologie permet d’emprunter de nouvelles voies pour les optimiser à l’échelle nanométrique et, au final, obtenir de meilleures performances pour une application ciblée », estime Miguel Anaya, co-auteur de l’étude. « Maintenant, nous pouvons examiner d’autres types de pérovskites qui ne sont pas seulement bons pour les cellules solaires mais aussi pour les LED ou les détecteurs et comprendre leurs principes de fonctionnement. »

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