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Le recuit d'hydrogène augmente l'efficacité des cellules solaires
Avec cette progression, le recuit d'hydrogène pourrait ouvrir la voie à des solutions d'énergie solaire plus efficaces et durables, rapprochant l'énergie verte abordable de la réalité.
La technologie photovoltaïque (PV) continue d'évoluer alors que les chercheurs recherchent des matériaux durables qui améliorent l'efficacité tout en réduisant les coûts.Un candidat prometteur est Kesterrite Cu₂znsns₄ (CZTS) à bande large, un semi-conducteur non toxique fabriqué à partir d'éléments abondants de la Terre.Contrairement au silicium, le matériau dominant dans les cellules solaires, le CZTS offre une alternative plus durable et plus efficace.Cependant, son efficacité a pris du retard, avec une efficacité de conversion de puissance maximale (PCE) de seulement 11%, principalement en raison de la recombinaison des porteurs, où les porteurs de charge générés se recombinent avant de produire de l'électricité.
Des chercheurs de l'Université de Nouvelle-Galles du Sud (UNSW), Sydney, ont développé une technique pour atténuer ce problème en utilisant le recuit d'hydrogène.Leur étude montre comment ce processus améliore la collecte des porteurs en redistribuant l'oxygène et le sodium dans les couches CZTS, améliorant les performances globales.
Le recuit d'hydrogène implique le chauffage du matériau des cellules solaires dans un environnement contenant de l'hydrogène.Ce processus aide à redistribuer le sodium et les défauts passivés, en particulier à proximité de la surface de l'absorbeur, améliorant considérablement le transport des porteurs.La technique a entraîné une efficacité record du CZTS de 11,4% dans une cellule solaire sans cadmium.
Au-delà de la CZTS, la méthode s'est également révélée prometteuse dans d'autres matériaux solaires à couches minces comme le sélénide de gallium d'indium cuivre (CIGS), démontrant son applicabilité plus large."Cette percée renforce le rôle du CZTS en tant que matériau cellulaire supérieur dans les architectures en tandem, permettant une meilleure intégration de silicium et une utilisation plus large du spectre solaire", a ajouté Sun.
Les chercheurs visent désormais à pousser l'efficacité du CZTS au-delà de 15% tout en conservant ses avantages économiques et environnementaux."Le raffinement supplémentaire du processus de recuit d'hydrogène et l'exploration de nouvelles techniques d'optimisation seront essentiels pour faire de la CZTS une alternative viable pour les technologies solaires de nouvelle génération", a déclaré Sun.
«Notre travail a été motivé par la nécessité d'un matériau écologique et à faible coût pour les cellules solaires de nouvelle génération», a déclaré Kaiwen Sun, auteur principal de l'étude.«Le CZTS est un excellent candidat pour les cellules solaires en tandem en raison de sa bande interdite accordable, de sa stabilité et de sa durabilité réglables.Cependant, l'amélioration de l'efficacité de la collecte des transporteurs a été un défi. »
La technologie photovoltaïque (PV) continue d'évoluer alors que les chercheurs recherchent des matériaux durables qui améliorent l'efficacité tout en réduisant les coûts.Un candidat prometteur est Kesterrite Cu₂znsns₄ (CZTS) à bande large, un semi-conducteur non toxique fabriqué à partir d'éléments abondants de la Terre.Contrairement au silicium, le matériau dominant dans les cellules solaires, le CZTS offre une alternative plus durable et plus efficace.Cependant, son efficacité a pris du retard, avec une efficacité de conversion de puissance maximale (PCE) de seulement 11%, principalement en raison de la recombinaison des porteurs, où les porteurs de charge générés se recombinent avant de produire de l'électricité.
Des chercheurs de l'Université de Nouvelle-Galles du Sud (UNSW), Sydney, ont développé une technique pour atténuer ce problème en utilisant le recuit d'hydrogène.Leur étude montre comment ce processus améliore la collecte des porteurs en redistribuant l'oxygène et le sodium dans les couches CZTS, améliorant les performances globales.
Le recuit d'hydrogène implique le chauffage du matériau des cellules solaires dans un environnement contenant de l'hydrogène.Ce processus aide à redistribuer le sodium et les défauts passivés, en particulier à proximité de la surface de l'absorbeur, améliorant considérablement le transport des porteurs.La technique a entraîné une efficacité record du CZTS de 11,4% dans une cellule solaire sans cadmium.
Au-delà de la CZTS, la méthode s'est également révélée prometteuse dans d'autres matériaux solaires à couches minces comme le sélénide de gallium d'indium cuivre (CIGS), démontrant son applicabilité plus large."Cette percée renforce le rôle du CZTS en tant que matériau cellulaire supérieur dans les architectures en tandem, permettant une meilleure intégration de silicium et une utilisation plus large du spectre solaire", a ajouté Sun.
Les chercheurs visent désormais à pousser l'efficacité du CZTS au-delà de 15% tout en conservant ses avantages économiques et environnementaux."Le raffinement supplémentaire du processus de recuit d'hydrogène et l'exploration de nouvelles techniques d'optimisation seront essentiels pour faire de la CZTS une alternative viable pour les technologies solaires de nouvelle génération", a déclaré Sun.
«Notre travail a été motivé par la nécessité d'un matériau écologique et à faible coût pour les cellules solaires de nouvelle génération», a déclaré Kaiwen Sun, auteur principal de l'étude.«Le CZTS est un excellent candidat pour les cellules solaires en tandem en raison de sa bande interdite accordable, de sa stabilité et de sa durabilité réglables.Cependant, l'amélioration de l'efficacité de la collecte des transporteurs a été un défi. »