Amélioration des cellules solaires à pérovskite halogénée par des couches intermédiaires fonctionnelles – ALSATIAN

Les cellules solaires à base de pérovskite halogénée (PSC) sont au centre des technologies photovoltaïques émergentes. Le projet franco-allemand ALSATIAN vise à améliorer la fiabilité des PSC en développant de nouvelles couches fonctionnelles qui amélioreront la stabilité des cellules à haut rendement.
En se focalisant principalement sur l'efficacité des PSC, le risque est de se restreindre à un type d’hétérostructure de dispositif en particulier, hétérostructure qui pourrait s’avérer être non-idéale en termes de fiabilité. ALSATIAN s’intéressera à aller au-delà des matériaux standards employés comme couches interfaciales afin de s’orienter vers de nouveaux matériaux en couches minces et de nouvelles procédures de dépôt de couches minces par dépôt de couches atomiques (ALD) et par dépôt de couches moléculaires (MLD) adjacentes à l'absorbeur pérovskite dans la cellule comme couche de transport, de recombinaison ou de passivation. En utilisant des techniques in situ et operando, nous prévoyons d'évaluer l'impact de l'interface entre la couche intermédiaire et la pérovskite sur la performance et la stabilité du dispositif.
Nos objectives comprennent d'évaluer la compatibilité du processus de dépôt de la couche intermédiaire avec le film de pérovskite, car les réactions chimiques peuvent initier une dégradation rapide ou créer des sites de défauts qui entravent la fonctionnalité du dispositif. Cependant, pour un système d'interface stabilisé, la couche fonctionnelle peut assurer la protection du film de pérovskite et améliorer les propriétés optoélectroniques. Nous utiliserons des spectroscopies avancées associées à des calculs DFT pour étudier les voies de réaction chimique qui se produisent pendant la croissance de la couche aux interfaces.
En outre, nous étudierons les réactions (photo-)électrochimiques entre les couches qui pourraient être induites. À cette fin, nous évaluerons les interfaces enfouies par photoémission de rayons X durs et déterminerons les propriétés électroniques, que nous corrélerons aux données de la spectroscopie optique à résolution spatiale. En combinaison, nous étudierons l'impact de l'interface entre la couche fonctionnelle et la couche de pérovskite sur la performance et la stabilité du dispositif in-situ, i.e. entre les étapes de croissance, ou operando, i.e. pour l'exploitation des cellules solaires.