Les scientifiques ont introduit une deuxième molécule pour obtenir un effet donneur-accepteur (push-ul), visant à améliorer à la fois l'efficacité et la stabilité de la pérovskite et des cellules solaires organiques.
Depuis 2019, les monocouches auto-assemblées (SAM) composées de squelette à base de carbazole avec des groupes d'ancrage d'acide phosphonique ont été largement appliquées dans les cellules solaires organiques (OSC) et les cellules solaires de pérovskite (PSC).
Cependant, à ce jour, aucune étude n'a signalé une stratégie SAM unifiée applicable aux OSC et aux PSC. Cela est principalement dû aux mécanismes distincts régissant les effets photovoltaïques dans ces deux systèmes, ce qui conduit à des exigences interfaciales différentes pour les SAM.
Dans une nouvelle étude publiée dans le Journal de l'American Chemical Societydes chercheurs de l'Université nationale de Taïwan présentent – pour la première fois – une approche universelle utilisant des monocouches assemblées entrecoupées (IAMS) pour relever les défis d'interface critiques dans les deux technologies de cellules solaires émergentes, réalisant une solution « tuer deux oiseaux avec une pierre ».
Le concept d'IAMS est basé sur l'introduction d'une molécule secondaire structurellement similaire à l'épine dorsale de SAM hôte mais possédant un effet push-pull intramoléculaire plus fort et un moment dipolaire plus élevé. Cette conception supprime non seulement la formation indésirable de micelles du SAM hôte, mais améliore également l'efficacité d'extraction des trous.
De plus, l'équipe a systématiquement étudié l'impact des chaînes latérales sur les performances de l'IAMS et a découvert que l'entrave stérique des chaînes latérales joue également un rôle crucial dans la suppression de la formation de micelles.
Enfin, en mettant en œuvre l'IAMS, les chercheurs ont amélioré l'efficacité de conversion de puissance (PCE) des OSC de 18,12% à 19,23%, et les PSC de 23,84% à 25,01%, tout en améliorant simultanément la stabilité des dispositifs.
« La plus grande valeur de ce travail consiste à fournir une solution chimique universelle, à épargner les scientifiques et les ingénieurs de lutter contre la conception du dispersant et la réduction considérablement des coûts de R&D – accélérant finalement la réalisation des émissions de carbone nettes-zéro »
