Proton Beam and Solar Light Irradiation Effects in Multiple-cation Halide Perovskites – H+BOOST

Les pérovskites halogénures, en particulier les pérovskites organiques inorganiques hybrides (HOIP), ont révolutionné le domaine de l'optoélectronique en raison de leurs propriétés prometteuses. En particulier les coefficients d'absorption élevés, les mobilités élevées des porteurs de charge et les faibles valeurs de l'énergie de liaison des excitons de ces matériaux permettent le développement de différents types de dispositifs comme des cellules photovoltaïques, des diodes électroluminescentes, ou des photodétecteurs. Bien que les applications des films minces de pérovskite aient fait l'objet de nombreuses recherches ces dernières années, l'influence des stimuli externes tels que la température, l'humidité et les rayonnements à haute énergie n'est toujours pas clairement comprise.
Étant donné que les effets intrinsèques et extrinsèques peuvent influencer les propriétés photophysiques des matériaux pérovskites, une compréhension détaillée des effets de stimuli externes tels que ceux des rayonnements est cruciale pour optimiser davantage les dispositifs de cellules solaires. Ce consortium franco-allemand étudiera les aspects fondamentaux de l'amélioration de la stabilité des matériaux pérovskites en augmentant leur tolérance aux défauts induits par irradiation aux protons (H+). Les objectifs scientifiques du projet H+BOOST porteront sur des matériaux HOIPs à cations multiples dont la composition sera durcie vis-à-vis des défauts de niveau atomique par des traitements d'irradiation aux protons de haute énergie. L'objectif principal est de démontrer si un traitement post-synthèse des cellules solaires pérovskites avec une irradiation aux protons de ~1 MeV peut être appliqué à différentes architectures de dispositifs photovoltaïques (PV) à base de matériaux HOIPs et adapté à différents types de compositions pour améliorer leur stabilité environnementale et opérationnelle. En outre, des pérovskites à base de plomb et de type quadruple cation à composition variable seront systématiquement étudiées pour déterminer le rôle des défauts ponctuels intrinsèques induits par l'irradiation aux protons de ~1 MeV et clarifier les processus assistés par les défauts qui influent sur la stabilité et la durabilité des PV pendant leur vieillissement. Afin de corréler la formation de défauts avec les performances des cellules solaires, ce projet couple l'expertise complémentaire du groupe de recherche allemand en ingénierie chimique de fabrication de monocristaux et de films minces HOIP de composition définie et de leur intégration dans des dispositifs de cellules solaires avec l'expertise des partenaires français en irradiation protonique et en microscopie et spectroscopie à résolution spatiale.