Selon CCTV News, l'équipe de recherche de l'Institut de bioénergie et de procédés de Qingdao, de l'Académie chinoise des sciences, a réalisé une percée majeure dans la recherche sur les cellules solaires en cuivre-zinc-étain-soufre-sélénium (CZTSSe). Son efficacité de conversion photoélectrique dépassait 15 % et a été certifiée par des organisations internationales faisant autorité.CZTSSe est une technologie de cellules solaires de nouvelle génération avec un grand potentiel, avec des avantages majeurs significatifs :
-Les principaux éléments constitutifs sont abondants dans la croûte terrestre, ne dépendent pas de métaux rares et ont de faibles coûts de matériaux ;
-Préparé par la méthode de solution et sous forme de batterie à couche mince, le coût de préparation et la consommation de matériaux sont tous deux faibles ;
- Ne contient aucun élément toxique, est sûr et respectueux de l'environnement, a des performances stables dans des environnements complexes et convient à une promotion et une application à grande échelle.
Auparavant, le développement de cette technologie était limité par des problèmes fondamentaux : lors du processus de préparation à haute température, les ions métalliques présents dans le matériau ont tendance à migrer de manière désordonnée, ce qui entraîne une structure cristalline désordonnée et une augmentation des défauts, ce qui rend difficile l'amélioration de l'efficacité de la batterie.
L'équipe de recherche a proposé une solution innovante en introduisant la structure spéciale de « phase d'interface » de Li₂SnS₃ à l'intérieur du matériau. Cette structure est comme un « conducteur de circulation » qui peut guider les ions métalliques pour qu'ils se déplacent le long du bon chemin, équilibrer les différences de migration des ions, rendre la structure cristalline plus uniforme et plus stable, réduire considérablement les défauts internes du matériau et favoriser une croissance des grains plus grande et plus nette, améliorant fondamentalement la capacité de production d'énergie de la batterie.
Grâce à ce nouveau mécanisme, l’équipe de recherche a réalisé des percées dans un certain nombre d’indicateurs clés :
-L'efficacité de conversion photoélectrique en laboratoire atteint 15,45 % et l'efficacité certifiée internationalement est de 15,04 % ;
-Dans la condition de bande interdite étroite de 1,10 eV, la tension en circuit ouvert a dépassé 600 mV pour la première fois, brisant le goulot d'étranglement des performances de ce type de dispositif photovoltaïque.
Diagramme schématique de la phase d'interface Li2SnS3 régulant la migration des ions métalliques
Dans le même temps, l'équipe a également expliqué systématiquement pour la première fois la relation interne entre « migration des ions-défauts-performances » du point de vue du mécanisme de croissance des matériaux, formant ainsi un support théorique systématique.
Ce résultat de recherche fournit non seulement une nouvelle idée pour la recherche et le développement ultérieurs des cellules solaires CZTSSe, mais pose également une base théorique et technique solide pour son application industrielle.