La clé pour créer des cellules solaires organiques performantes
Des chercheurs de l’Université de l’État de Caroline du Nord et de l’Université des Sciences et Technologies de Hong Kong ont trouvé que l’agrégation à température contrôlée d’une nouvelle famille de polymères semi-conducteurs était la clé pour créer des cellules solaires organiques hautement efficaces pouvant être produites en masse et à moindre coût.
Leur découverte ouvre également la voie à l’expérimentation de différents mélanges de produits chimiques qui composent les couches actives des cellules.
Les cellules solaires polymères constituent un mélange finement contrôlé d’un donneur de polymère et d’un accepteur de fullerène.
La cellule est réalisée par addition d’un solvant – aux polymères et fullerènes – jusqu’à ce que le mélange devienne suffisamment liquide pour s’étaler en couche mince sur une surface. Lorsque le solvant s’évapore, les couches minces se solidifient avec le matériau donneur dont les minuscules blocs sont hautement ordonnés et restent reliés aux autres molécules du donneur. Actuellement les cellules solaires organiques les plus efficaces sont fabriquées en utilisant une des deux seuls fullerènes.
Le physicien Harald Ade et le chercheur postdoctoral Wei Ma avaient déjàétudié la morphologie des cellules solaires. Ils avaient constaté que la taille des amas dans la couche donneuse et l’agrégation – ou l’interaction entre les molécules voisines dans les couches – étaient les principaux moteurs du rendement de l’énergie solaire des cellules.
Dans un article publié dans Nature Communications, les chercheurs montrent que la taille et l’agrégation dans ces dispositifs sont fortement dépendants de la température. Ils montrent également que l’efficacité pourrait atteindre jusqu’à 10,8% – par opposition aux 9,8% actuel – grâce à la substitution de nombreux fullerènes. De plus, cette performance pourrait être obtenue dans des dispositifs à films épais.
“Une fois que nous avons vu comment la température affectait l’agrégation et la morphologie des cellules solaires, cela a permis une plus grande liberté pour jouer avec différentes compositions chimiques dans la couche active“, a expliqué le Pr. Ade. “L’équipe du Pr. He Yan a démontré une efficacité de 10% avec des différents mélanges, dans des films plus épais. Ainsi, ces cellules solaires pourraient être compatibles avec les méthodes de production de masse (coulée sous pression et roll-to-roll) plus coûteuses et actuellement en usage.“
“Nous espérons que ces résultats permettront d’expérimenter différents polymères : un mélange de fullerènes, augmentant encore plus l’efficacité des cellules solaires, tout en réduisant leurs coûts de production et conduisant enfin à une source alternative commercialement viable de l’énergie.”
En Savoir + : LIRE L’ARTICLE EN ENTIER
Laisser une Réponse