Énergie renouvelable, nouvelles perspectives pour les cellules photovoltaïques

Énergie renouvelable, nouvelles perspectives pour les cellules photovoltaïques

Lasers à impulsions ultra-courtes utilisés au département de physique du Politecnico di Milano pour étudier les cellules photovoltaïques. Crédits: Politecnico di Milano

À l’avenir, les cellules photovoltaïques pourraient être «portées» par-dessus des vêtements, placées sur des voitures ou même sur des parasols. Ce ne sont là que quelques-uns des développements possibles d’une étude publiée dans Communications de la nature par des chercheurs du Département de physique du Politecnico di Milano, travaillant avec des collègues de l’Université d’Erlangen-Nuremberg et de l’Imperial College de Londres.

La recherche comprend parmi ses auteurs le chercheur Franco VA Camargo de l’Institut de photonique et de nanotechnologie (IFN-CNR) et le professeur Giulio Cerullo. Il s’est concentré sur les cellules photovoltaïques fabriquées à l’aide d’une technologie organique flexible. Les cellules photovoltaïques les plus populaires d’aujourd’hui, basées sur la technologie du silicone, sont rigides et nécessitent une infrastructure sophistiquée et coûteuse pour les fabriquer et ont des coûts d’élimination élevés.

Une alternative pour remplacer le silicium à l’avenir est les cellules solaires «en plastique», dans lesquelles un mélange de deux semi-conducteurs organiques – un donneur d’électrons et un accepteur d’électrons – absorbe l’énergie lumineuse et la convertit en énergie électrique. L’utilisation de molécules organiques présente plusieurs avantages, tels qu’une technologie plus simple, des coûts de production et d’élimination réduits, une flexibilité mécanique et l’accès à la diversité chimique des matières organiques. Cependant, les matériaux organiques ont une physique plus complexe que les matériaux inorganiques cristallins (tels que le silicone), en particulier pour les processus de transfert de charge aux interfaces donneur-accepteur, qui entraînent des pertes d’efficacité.

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Lasers à impulsions ultra-courtes utilisés au département de physique du Politecnico di Milano pour étudier les cellules photovoltaïques. Crédits: Politecnico di Milano

Après quatre ans de travail, les chercheurs ont réussi à créer des cellules solaires avec de nouveaux matériaux dans lesquels les pertes dues aux états d’interface sont minimisées. En étudiant ces matériaux avec des impulsions laser ultra-courtes, ils ont identifié les raisons physiques de ces performances exceptionnelles, présentant un modèle d’optimisation général valable pour d’autres combinaisons de matériaux.

Les futures cellules photovoltaïques fabriquées à partir de la technologie organique seront une source d’énergie moins chère avec moins d’impact environnemental. Ils peuvent être incorporés dans divers objets du quotidien tels que fenêtres, voitures ou encore vêtements et manteaux en raison de leur flexibilité mécanique.

Énergie renouvelable, nouvelles perspectives pour les cellules photovoltaïques

Lasers à impulsions ultra-courtes utilisés au département de physique du Politecnico di Milano pour étudier les cellules photovoltaïques. Crédits: Politecnico di Milano

L’étude s’inscrit dans le cadre des énergies renouvelables, car l’un des défis critiques pour l’avenir de l’humanité est le développement de sources d’énergie propres et renouvelables. La principale source d’énergie de la Terre est la lumière du soleil, qui fournit quotidiennement plus de 100 fois plus d’énergie que ce dont l’humanité a besoin, ce qui fait des technologies photovoltaïques l’une des plus prometteuses pour l’avenir. Avec son climat et peu de nuages, l’Italie possède l’un des potentiels photovoltaïques les plus considérables d’Europe, comparable à celui des pays tropicaux non désertiques.


Les impuretés améliorent les performances des cellules solaires organiques


Plus d’information:
Nicola Gasparini et al, Ajuster l’énergie des états interfaciaux dans le photovoltaïque organique pour une efficacité maximale, Communications de la nature (2021). DOI: 10.1038 / s41467-021-22032-3

Fourni par Politecnico di Milano

Citation: Energie renouvelable, nouvelles perspectives pour les cellules photovoltaïques (2021, 25 mars) récupéré le 13 avril 2021 sur https://techxplore.com/news/2021-03-renewable-energy-perspectives-photovoltaic-cells.html

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