Cellules solaires organiques à haute efficacité traitées avec des solvants verts

Les cellules solaires organiques se développent rapidement et les cellules solaires produites en laboratoire ont actuellement une efficacité énergétique maximale de plus de 18 %. L'efficacité énergétique mesure la quantité d'énergie de la lumière solaire convertie en énergie utile dans les cellules solaires. La limite d'efficacité des cellules solaires organiques est estimée à environ 24 %.

L'un des défis consiste à fabriquer des cellules solaires organiques suffisamment stables pour fonctionner pendant dix ans ou plus. Un autre défi est que les cellules solaires fabriquées dans des solutions contenant des solvants toxiques et des points d'ébullition relativement bas peuvent obtenir l'énergie la plus élevée. Le point d'ébullition bas peut poser des problèmes dans le processus de fabrication car la solution s'évapore légèrement trop rapidement. L'utilisation de solvants à point d'ébullition plus élevé et plus respectueux de l'environnement entraînera immédiatement une diminution de l'efficacité énergétique. C'est un problème que les chercheurs du monde entier tentent de résoudre.

Ces problèmes ont maintenant été résolus dans un projet conjoint dirigé par des chercheurs de l'Université de Linköping en Suède et de l'Université de Suzhou en Chine.

Ils ont fabriqué avec succès des cellules solaires qui utilisent des solutions à point d'ébullition élevé qui ne contiennent aucun ingrédient toxique et ont une efficacité énergétique de plus de 17%. De plus, le module solaire vert traité au solvant d'une superficie de 36 centimètres carrés affiche une efficacité de conversion de puissance de plus de 14%. Il s'agit de l'efficacité la plus élevée d'un module de cellule solaire organique avec une surface active de plus de 20 cm2 à ce jour. Ces deux percées sont d'une grande importance pour les percées commerciales à grande échelle dans la technologie des cellules solaires organiques.

Zhang Rui, un boursier postdoctoral en collaboration avec le professeur Gao Feng du Département d'électronique et de matériaux photoniques de l'Université de Linköping, a déclaré :" ; Nos résultats de recherche peuvent désormais être utilisés pour fabriquer des cellules solaires organiques pour une utilisation en extérieur à plus grande échelle. ."

Les fonctions des cellules solaires organiques s'améliorent progressivement. Lorsque la lumière du soleil sous forme de photons est absorbée par le donneur semi-conducteur organique, un"état excité" est formé. Les électrons sautent à des niveaux d'énergie plus élevés et créent des trous à des niveaux d'énergie inférieurs, cependant, ils sont toujours attirés. Les électrons ne sont pas complètement libérés et aucun photocourant n'est généré. Les chercheurs ont mené des expériences et ont ajouté divers matériaux accepteurs qui acceptent les électrons, les libérant ainsi pour générer un photocourant.

Il y a quelques années, des chercheurs chinois ont développé un nouveau type de matériau accepteur appelé Y6, qui peut fournir un rendement élevé pour les cellules solaires organiques.

Le travail décrit dans la publication conjointe a maintenant été réalisé pour trouver une molécule invitée appelée BTO, qui garantit que les molécules Y6 dans la cellule solaire sont empilées de manière si serrée et stable dans le solvant vert, ce qui peut générer un photocourant. efficace. L'ajout de BTO peut également fabriquer efficacement des cellules solaires de plus grande surface.

& quot;Notre stratégie définit des règles de conception claires pour optimiser l'interaction entre le donneur et l'accepteur organiques dans le mélange à plusieurs composants, et répond aux exigences clés pour le développement futur de la technologie photovoltaïque organique," ; a déclaré le professeur Li Yaowen de l'Université de Soochow.