Les cellules solaires organiques ont une couche photoactive composée de polymères et de petites molécules. Les cellules sont très fines, peuvent être flexibles et sont faciles à fabriquer. Cependant, l’efficacité de ces cellules est encore bien inférieure à celle des cellules conventionnelles à foundation de silicium. Des physiciens appliqués de l’Université de Groningen ont maintenant fabriqué une cellule solaire organique avec une efficacité de in addition de 17 %, ce qui se situe dans le haut de gamme pour ce form de matériau. Il a l’avantage d’utiliser une composition de dispositif inhabituelle qui est produite à l’aide d’une method évolutive. La conception implique une couche conductrice d’oxyde d’étain qui est développée par dépôt de couche atomique. Les scientifiques ont également plusieurs idées pour améliorer encore l’efficacité et la stabilité de la cellule. Les résultats ont été décrits dans la revue State-of-the-art Resources du 31 mars.
Dans les cellules solaires organiques, les polymères et les petites molécules convertissent la lumière en expenses qui sont collectées au niveau des électrodes. Ces cellules sont constituées de couches minces de différentes couches – chacune avec ses propres propriétés – qui sont empilées sur un substrat. La furthermore importante est la couche photoactive, qui convertit la lumière en costs et sépare les électrons des trous, et la couche de transport et de blocage, qui dirige sélectivement les électrons vers l’électrode.
La stabilité
«Dans la plupart des cellules solaires organiques, la couche de transportation d’électrons est constituée d’oxyde de zinc, un matériau hautement clear et conducteur qui se trouve sous la couche active», explique David Garcia Romero, doctorant au sein du groupe de photophysique et d’optoélectronique de l’Institut Zernike pour Sophisticated Products à l’Université de Groningen, dirigé par le professeur Maria Antonietta Loi. Garcia Romero et Lorenzo Di Mario, chercheur postdoctoral dans le même groupe, ont travaillé sur l’idée d’utiliser l’oxyde d’étain comme couche de transportation. «L’oxyde de zinc est as well as photoréactif que l’oxyde d’étain et, par conséquent, ce dernier devrait conduire à une moreover grande stabilité de l’appareil», explique-t-il.
Bien que l’oxyde d’étain ait montré des résultats prometteurs dans des études précédentes, la meilleure façon de le transformer en une couche de transportation appropriée pour une cellule solaire organique n’avait pas encore été trouvée. «Nous avons utilisé le dépôt de couches atomiques, une technique qui n’avait pas été utilisée depuis longtemps dans le domaine du photovoltaïque organique», explique Garcia Romero. Cependant, elle présente des avantages importants : « Cette méthode peut produire des couches d’une qualité exceptionnelle et elle est adaptable aux processus industriels, par exemple dans le traitement rouleau à rouleau.
Évolutif
Les cellules solaires organiques qui ont été fabriquées avec de l’oxyde d’étain déposé par dépôt de couche atomique sur le dessus montrent de très bonnes performances. “Nous avons atteint une efficacité de champion de 17,26 %”, déclare Garcia Romero. Le facteur de remplissage, un paramètre important de la qualité des cellules solaires, a montré des valeurs allant jusqu’à 79 %, en accord avec les valeurs history pour ce variety de construction. De furthermore, les caractéristiques optiques et structurelles de la couche d’oxyde d’étain pourraient être ajustées en faisant varier la température à laquelle le matériau est déposé. Une conversion de puissance maximale a été atteinte dans les cellules avec une couche de transport déposée à 140 degrés Celsius. Ce même résultat a été démontré pour deux couches actives différentes, ce qui signifie que l’oxyde d’étain améliorait l’efficacité de manière générique.
«Notre objectif était de rendre les cellules solaires organiques additionally efficaces et d’utiliser des méthodes évolutives», explique Garcia Romero. L’efficacité est proche du file actuel des cellules solaires organiques, qui se situe autour de 19 %. « Et nous n’avons pas encore optimisé les autres couches. Nous devons donc pousser notre construction un peu plus loin. Garcia Romero et son co-auteur Lorenzo di Mario souhaitent également essayer de créer des cellules de plus grande floor. Ceux-ci sont généralement moins efficaces mais sont nécessaires pour passer aux purposes et aux panneaux du monde réel.
Amélioration
La nouvelle cellule solaire avec un facteur de remplissage incroyablement élevé est un bon level de départ pour un développement ultérieur. Garcia Romero : « Il est peut-être un peu tôt pour que les partenaires industriels s’en chargent nous devons d’abord faire d’autres recherches. Et nous espérons que notre utilisation du dépôt de couches atomiques inspirera d’autres dans le domaine. «Nous nous efforçons toujours de comprendre ce qui se passe dans un matériau et dans la structure d’un appareil», ajoute le professeur Loi. « Ici, nous pensons qu’il y a peut-être put à amélioration. Dans ce processus, notre couche de transport d’oxyde d’étain est une excellente première étape. Cette classe de cellules solaires peut apporter une contribution supplémentaire importante à la changeover énergétique en raison de leurs propriétés mécaniques et de leur transparence. “Nous nous attendons à ce qu’ils soient utilisés d’une manière totalement différente des panneaux en silicone”, déclare Loi. “Nous devons penser furthermore large et sortir des sentiers battus pour le moment.”