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Le revêtement par pulvérisation améliore les performances de la pérovskite
Une nouvelle approche de cristallisation confinée réduit l’écart d’efficacité entre les dispositifs à base de pérovskite pulvérisés et à l’échelle du laboratoire, offrant ainsi une voie évolutive vers des films hautes performances sur de grandes surfaces courbes et complexes.
Des chercheurs de l’Institut de bioénergie et de technologie des bioprocédés de Qingdao (QIBEBT) ont développé une nouvelle stratégie de « cristallisation confinée » qui améliore considérablement les performances des dispositifs à base de pérovskite pulvérisés, les rapprochant ainsi des efficacités traditionnellement obtenues uniquement avec les méthodes de revêtement par centrifugation.Les travaux montrent que l’approche permet une croissance cristalline plus propre, des densités de défauts plus faibles et une fabrication évolutive sur des surfaces complexes.
Le revêtement par pulvérisation est une méthode évolutive et sans contact, bien adaptée aux substrats de grande surface et tridimensionnels, du photovoltaïque intégré aux bâtiments à l'optoélectronique incurvée, mais son efficacité est historiquement lente en raison d'une cristallisation incontrôlée et de densités de défauts élevées dans les films déposés.Les solvants conventionnels s'évaporent lentement et de manière inégale sous forme de gouttelettes, créant des impuretés et des structures de grains désordonnées qui dégradent les performances de l'appareil.
L’approche de cristallisation confinée de l’équipe restructure la voie de cristallisation au niveau des gouttelettes en concevant un système précurseur localisé à haute concentration (LHC).En ajoutant des solvants de ligands faibles, la méthode limite la diffusion des composants ioniques clés et améliore leur interaction avec les complexes iodure de plomb.Cela supprime les phases intermédiaires indésirables et les réactions parasites, permettant une prénucléation homogène et la formation directe de cristaux de pérovskite en phase α hautement orientés au fur et à mesure que le film se forme.
L'un des principaux avantages techniques de cette stratégie est une réduction significative des densités de défauts d'état piège jusqu'à environ 10^14 cm⁻³, produisant des films avec beaucoup moins de pertes électroniques.En combinaison avec des optimisations d'apprentissage automatique, l'équipe a signalé une efficacité de conversion d'énergie de 25,5 % (certifiée à 25,2 %) pour les cellules solaires à pérovskite recouvertes par pulvérisation, ainsi que pour les mini-modules dépassant 22,5 % d'efficacité.Ces chiffres se rapprochent de ceux des cellules spin-enduites de pointe.
Au-delà d'une efficacité élevée, le procédé tolère une humidité plus élevée (environ 80 %) pendant la fabrication et permet un dépôt sur des substrats incurvés non développables avec des performances supérieures à 23 %, soulignant son potentiel pour des applications de surfaces complexes et réelles.Le contrôle continu de l’épaisseur, du nanomètre au micromètre, et la compatibilité avec les géométries à motifs et tridimensionnelles soulignent encore la polyvalence de la méthode.
En résumé, cette stratégie de cristallisation confinée réduit l’écart de performances entre le revêtement par pulvérisation évolutif et les techniques de laboratoire de précision tout en élargissant l’enveloppe de fabrication des dispositifs photovoltaïques et optoélectroniques à base de pérovskite de nouvelle génération.