Étude théorique des matériaux pérovskites BaHfO3, Cs2SnX6(X = Cl,Br, I) et Cs2Au2Br6 pour la conception de cellules solaires et les applications photovoltaïques

Abstract

Ce travail de recherche explore l’optimisation des matériaux pour des applications en énergie photovoltaïque et photocatalytique en utilisant la théorie de la fonctionnelle de la densité (DFT) et le programme de simulation numérique unidimensionnel SCAPS-1D. Dans une première étude, l’incorporation de dopants au vanadium et au phosphore dans le réseau de BaHfO3 a permis de réduire la bande interdite électronique, transformant cet isolant en semi-conducteur direct avec une absorption accrue dans le spectre visible, idéal pour les applications photovoltaïques et photocatalytiques. Par ailleurs, l’analyse des perovskites halogénées Cs2SnX6(X = Cl,Br, I) a démontré une stabilité thermodynamique et des propriétés de bande interdite variables selon les halogènes, avec un potentiel particulièrement intéressant pour le Cs2SnI6 en raison de sa forte absorption et de ses caractéristiques adaptées aux cellules solaires. Enfin, l’étude de Cs2Au2Br6 en tant que matériau de couche absorbante a révélé un rendement de conversion de 22,31 % avec une bande interdite de 1.023 eV, ce qui en fait une alternative prometteuse aux pérovskites à base de plomb. Ces résultats fournissent des bases théoriques pour la conception de nouveaux matériaux de perovskite stables, non toxiques et efficaces pour des applications énergétiques avancées.