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Jacky EVEN (Institut FOTON) publie dans Nature Nanotechnology

La contraction verticale du réseau cristallin activée par la lumière accroit les performances des cellules photovoltaïques de pérovskites 2D

Des mesures combinées de transport de charges, de diffraction en haute résolution, de spectroscopie de photoélectrons et de caractérisations in-situ de cellules photovoltaïques sont proposées. Elles montrent que la contraction verticale du réseau pérovskite provoquée par la lumière, est induite par une accumulation de porteurs de charges positives et synchronisée avec l’augmentation d’un facteur 3 de la mobilité des porteurs de charges liées au courant électrique, en bon accord avec les prédictions des simulations atomistiques (DFT). Au niveau mésoscopique, les mesures de conductivité révèlent que la contraction du réseau pérovskite active de manière brutale le transport de charges entre couches grâce à un phénomène de percolation. Ce phénomène accroit fortement les performances des cellules photovoltaïques de pérovskites 2D pour atteindre une valeur de rendement de 18.3%.

Cette étude a été menée en collaboration avec Rice University (Houston, USA), Northwestern University (Evanston, USA), Purdue University (West Lafayette, USA), Los Alamos National Laboratory (Los Alamos, USA), Brookhaven National Laboratory (Brookhaven, USA), Argonne National Laboratory (Argonne, USA), Institut des Sciences Chimiques de Rennes (UMR 6226, CNRS).
 
Paru dans Nature Nanotechnology ((2021)  | DOI : 10.1038/s41565-021-01010-2).

Light-activated interlayer contraction in 2D perovskites for high-efficiency solar cells

Correlated charge transport, structural, X-ray photoelectron spectroscopy and photovoltaic measurements confirm that the onset of the light-induced contraction triggered by hole accumulation is synchronized to a three-fold increase in carrier mobility and conductivity, which is consistent with an increase in the electronic band-dispersion predicted by first principles calculations. Flux dependent space charge limited current measurement reveals that light-induced interlayer contraction activates interlayer charge transport, through a percolation mechanism. The enhanced charge transport boosts the photovoltaic efficiency of 2D perovskite solar cells up to 18.3%.

This study was performed in collaboration with Rice University (Houston, USA), Northwestern University (Evanston, USA), Purdue University (West Lafayette, USA), Los Alamos National Laboratory (Los Alamos, USA), Brookhaven National Laboratory (Brookhaven, USA), Argonne National Laboratory (Argonne, USA), Institut des Sciences Chimiques de Rennes (UMR 6226, CNRS).

Published in Nature Nanotechnology ((2021)  | DOI : 10.1038/s41565-021-01010-2). 

 

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