Dans le monde de l’\u00e9nergie renouvelable, \u00a0l’innovation\u00a0 est le ma\u00eetre-mot. Un r\u00e9cent d\u00e9veloppement men\u00e9 par des chercheurs du \u00a0University College de Londres (UCL)\u00a0 pourrait bien r\u00e9volutionner le domaine des \u00a0panneaux solaires\u00a0. Gr\u00e2ce \u00e0 l’ajout d’un simple \u00a0aditif chimique\u00a0, le \u00a0thiocyanate de guanidinium\u00a0, la fabrication de cellules solaires \u00e0 base de perovskite, g\u00e9n\u00e9ralement consid\u00e9r\u00e9es comme fragiles, pourrait atteindre de nouveaux sommets en mati\u00e8re d’\u00a0efficacit\u00e9\u00a0 et de \u00a0durabilit\u00e9\u00a0.<\/p>\n
Le potentiel de cet aditif est fascinant. Les chercheurs ont d\u00e9couvert qu’en ajoutant du thiocyanate de guanidinium aux perovskites, ils pouvaient fabriquer des cellules solaires affichant une \u00a0efficacit\u00e9\u00a0 de 22,3 % \u2014 un chiffre qui approche les records mondialement reconnus pour cette classe de mat\u00e9riaux. Mais qu’est-ce qui rend cet aditif si sp\u00e9cial ? Il joue un r\u00f4le crucial dans la \u00a0formation des cristaux\u00a0 de perovskite, traditionnellement caract\u00e9ris\u00e9s par leur \u00a0d\u00e9sordre\u00a0 et leurs \u00a0imperfections\u00a0 qui nuisent \u00e0 leur performance.<\/p>\n
Ce qu’il faut retenir est que cet aditif agit comme un v\u00e9ritable \u00a0modulateur\u00a0. Il contr\u00f4le le processus de croissance des cristaux, permettant la formation de couches plus lisses et uniformes. Imaginez un chef cuisinier ajoutant une petite quantit\u00e9 de sel \u00e0 son plat : cela peut am\u00e9liorer le \u00a0go\u00fbt\u00a0 global en perfectionnant la pr\u00e9paration. De la m\u00eame mani\u00e8re, cette petite \u00ab pinc\u00e9e \u00bb de thiocyanate donne aux cristaux le temps n\u00e9cessaire pour se d\u00e9velopper correctement, minimisant ainsi les d\u00e9fauts qui pi\u00e8gent les \u00a0\u00e9lectrons\u00a0.<\/p>\n
Dans une \u00e9tude publi\u00e9e dans *ACS Energy Letters*, les auteurs ont approfondi ce m\u00e9canisme en mettant en avant que les \u00a0cations de guanidinium\u00a0 non seulement am\u00e9liorent la qualit\u00e9 des cristaux, mais facilitent aussi l’extraction de la \u00a0charge \u00e9lectrique\u00a0. Cela est particuli\u00e8rement crucial dans les structures de cellules solaires dites \u00a0invers\u00e9es (p-i-n)\u00a0, qui se sont av\u00e9r\u00e9es plus stables \u00e0 long terme par rapport aux mod\u00e8les traditionnels. Selon \u00a0Yueyao Dong\u00a0, l’un des auteurs principaux, \u00ab en modulant la formation des cristaux de mani\u00e8re contr\u00f4l\u00e9e, nous avons pu cr\u00e9er des films de bien meilleure qualit\u00e9, ce qui se traduit directement par des dispositifs plus efficaces et durables \u00bb.<\/p>\n
Les avantages de ces d\u00e9couvertes vont bien au-del\u00e0 du laboratoire. En effet, chaque couche des cellules de \u00a0tandem de perovskite\u00a0 peut ainsi \u00eatre con\u00e7ue pour absorber diff\u00e9rentes parties du \u00a0spectre solaire\u00a0, maximisant ainsi la conversion de la lumi\u00e8re en \u00e9lectricit\u00e9. Cela signifie que l’utilisation de cette \u00ab \u00a0sal\u00a0 \u00bb dans la couche inf\u00e9rieure pourrait permettre d’atteindre des \u00a0efficacit\u00e9s\u00a0 encore plus \u00e9lev\u00e9es, certaines cellules ayant d\u00e9j\u00e0 d\u00e9pass\u00e9 les 40 % en laboratoire.<\/p>\n
Un autre aspect int\u00e9ressant est que les perovskites offrent la possibilit\u00e9 d’\u00eatre fabriqu\u00e9es \u00e0 \u00a0basse temp\u00e9rature\u00a0, ce qui les rend moins gourmandes en \u00e9nergie que les processus de fabrication utilis\u00e9s pour le \u00a0silicium\u00a0. Cette caract\u00e9ristique ouvre la voie \u00e0 des modules l\u00e9gers et flexibles, parfaitement int\u00e9grables dans l’architecture moderne, que ce soit pour des fa\u00e7ades, des fen\u00eatres ou m\u00eame des surfaces incurv\u00e9es.<\/p>\n
Malgr\u00e9 ces avanc\u00e9es, plusieurs d\u00e9fis subsistent. La \u00a0durabilit\u00e9\u00a0 \u00e0 long terme des perovskites doit encore \u00eatre prouv\u00e9e. Elles doivent d\u00e9montrer qu’elles peuvent r\u00e9sister \u00e0 des ann\u00e9es d’exposition au soleil, \u00e0 l’humidit\u00e9 et \u00e0 des temp\u00e9ratures \u00e9lev\u00e9es sans se d\u00e9grader. Par ailleurs, la pr\u00e9sence de \u00a0plomb\u00a0 dans de nombreuses formulations soul\u00e8ve des pr\u00e9occupations environnementales.<\/p>\n
Cependant, le travail men\u00e9 par l\u2019UCL se concentre sur un m\u00e9lange de \u00a0tin-plomb\u00a0 afin d’am\u00e9liorer la stabilit\u00e9 et de r\u00e9duire les d\u00e9fauts. M\u00eame si ce sont des \u00e9tapes encourageantes, elles ne constituent pas encore la solution finale. Une nocivit\u00e9 potentielle du thiocyanate de guanidinium est \u00e9galement \u00e0 prendre en compte : si de petites doses sont b\u00e9n\u00e9fiques, un exc\u00e8s pourrait nuire au transport de charge, selon les chercheurs.<\/p>\n
La d\u00e9couverte du thiocyanate de guanidinium pourrait bien marquer un tournant dans l’usage des perovskites. Tout comme une petite touche de sel peut rehausser un plat, cette innovation pourrait transformer la perovskite en un *\u00e9l\u00e9ment cl\u00e9* pour la transition \u00e9nerg\u00e9tique. Si les d\u00e9fis li\u00e9s \u00e0 la stabilit\u00e9 et \u00e0 l’\u00e9volutivit\u00e9 sont surmont\u00e9s, cela pourrait ouvrir la voie \u00e0 l’aube d’une nouvelle \u00e8re pour l’\u00e9nergie \u00a0solaire\u00a0 : plus propre, plus puissante et plus accessible.<\/p>\n