Comment les cellules solaires organiques pourraient devenir nettement plus efficaces

Le soleil envoie d’énormes quantités d’énergie à la terre. Néanmoins, une partie est perdue dans les cellules solaires. Cela constitue un impediment à l’utilisation de cellules solaires organiques, en particulier pour celles qui sont viables dans des purposes innovantes. Un facteur clé pour augmenter leurs performances : Un meilleur transport de l’énergie solaire stockée au sein du matériau. Un groupe de recherche de l’Université method de Munich (TUM) a montré que certains colorants organiques peuvent contribuer à construire des autoroutes virtuelles pour l’énergie.

Les cellules solaires organiques sont des collecteurs d’énergie légers et extrêmement fins et, en tant que revêtement adaptable, s’adaptent parfaitement à presque toutes les surfaces : Les cellules solaires à foundation de semi-conducteurs organiques ouvrent de nombreuses possibilités d’application, par exemple comme panneaux solaires et films enroulables. ou pour une utilisation sur des appareils intelligents. Mais un inconvénient dans de nombreuses apps est le transportation relativement médiocre de l’énergie collectée dans le matériau. Les chercheurs étudient les processus de transport élémentaires des cellules solaires organiques afin de trouver des moyens d’améliorer ce transport.

Lumière du soleil stimulante

L’un de ces chercheurs est Frank Ortmann, professeur de méthodes théoriques en spectroscopie à la TUM. Lui et ses collègues de Dresde se concentrent avant tout sur l’interaction mutuelle entre la lumière et la matière, en particulier sur le comportement de ce que l’on appelle les excitons. « Les excitons sont un peu comme le carburant du soleil, qui doit être utilisé de manière optimale », explique Ortmann, qui est également membre du pôle d’excellence « e-conversion ». « Lorsque l’énergie lumineuse sous forme de photon entre en collision avec le matériau d’une cellule solaire, elle est absorbée et tamponnée comme un état excité. Cet état intermédiaire est appelé exciton. » Ces charges ne peuvent pas être utilisées comme énergie électrique tant qu’elles n’ont pas atteint une interface spécialement conçue. Ortmann et son équipe ont maintenant montré que ce que l’on appelle des autoroutes de transportation d’excitons peuvent être créées à l’aide de colorants organiques.

Colorants pour turbocompresseurs

La raison pour laquelle il est si significant que les excitons atteignent cette interface le furthermore rapidement attainable est liée à leur courte durée de vie. « Moreover le transportation est rapide et ciblé, in addition le rendement énergétique est élevé, et donc as well as l’efficacité de la cellule solaire est élevée », explique Ortmann. Les molécules des colorants organiques, appelées mérocyanines quinoïdes, rendent cela achievable grâce à leur structure chimique et leur excellente capacité à absorber la lumière visible. Ils peuvent donc également être utilisés comme couche active dans une cellule solaire organique, explique Ortmann.

Les paquets d’énergie sur la voie rapide

À l’aide de mesures spectroscopiques et de modèles, les chercheurs ont pu observer les excitons se déplaçant à travers les molécules de colorant. « La valeur de 1,33 électron-volt délivrée par notre conception est bien supérieure aux valeurs trouvées dans les semi-conducteurs organiques. On pourrait dire que les molécules de colorants organiques forment une sorte de super-autoroute », ajoute Ortmann. Ces nouvelles découvertes fondamentales pourraient ouvrir la voie à un transportation d’excitons ciblé et in addition efficace dans la matière organique solide, accélérant ainsi le développement de cellules solaires organiques et de diodes électroluminescentes organiques encore furthermore performantes.

Adrien Rouge

Adrien Rouge

Journaliste scientifique, Adrien explore les grands défis technologiques et environnementaux de notre époque avec rigueur. Sa plume vive et claire fait de lui un guide essentiel pour quiconque cherche à comprendre les enjeux actuels d'un monde en rapide évolution.