Des chercheurs dévoilent des molécules qui pourraient booster les cellules solaires organiques
par Riko Seibo
Tsinghua, Japon (SPX) 28 février 2024
Dans une étude révolutionnaire publiée dans Nano Research le 6 février, une équipe de chercheurs a dévoilé une molécule révolutionnaire, la 3PNIN, conçue comme une hélice, qui promet d'améliorer considérablement l'efficacité des cellules solaires organiques (OSC). Cette avancée pourrait marquer un changement crucial dans le secteur des énergies renouvelables, en particulier dans le développement et l’application des OSC.
Les OSC ont été célébrées pour leur production légère, flexible et potentiellement rentable par rapport aux cellules solaires traditionnelles à base de silicium. Malgré leurs avantages, les OSC ont été confrontés à des défis, notamment dans le domaine des matériaux d'interface cathodique (CIM). Les CIM sont cruciaux pour un transfert de charge efficace entre la cathode et la couche active dans les OSC, influençant directement l'efficacité de conversion de puissance (PCE) des cellules. Jusqu’à présent, l’évolution des CIM a pris du retard, ce qui a entravé le plein potentiel des progrès des OSC.
L'étude se concentre sur l'introduction de deux isomères en forme d'hélice, 3PNIN et 3ONIN, qui partagent la même formule moléculaire mais diffèrent par la disposition de leurs groupes terminés. Cette variation structurelle permet des interactions intermoléculaires distinctes, ayant un impact significatif sur la fonctionnalité des CIM et, par conséquent, sur les performances photovoltaïques des OSC.
Le professeur Minghua Huang, l'un des principaux auteurs de l'étude, a souligné l'importance des OSC dans le paysage contemporain des énergies renouvelables. Selon Huang, « les OSC ont pris de l'importance, caractérisés par leur architecture éthérée, leur semi-transparence, leur production rentable et leur assemblage imprimé évolutif, annonçant une nouvelle ère dans l'alimentation de technologies portables flexibles ». L’avènement de 3PNIN et 3ONIN représente un pas en avant significatif dans la résolution des problèmes d’efficacité de longue date des OSC.
Les tests ont révélé que les deux composés exercent des effets profondément différents sur la fonctionnalité des CIM en raison de leurs configurations. Le 3PNIN, avec sa structure moléculaire plus planaire, permet à ses groupes terminés de se trouver plus plats que le 3ONIN, ce qui conduit à une mobilité et une conductivité électroniques améliorées. Cet avantage structurel permet aux dispositifs OSC traités au 3PNIN d'atteindre un PCE de 17.73 %, dépassant les 16.82 % obtenus avec les dispositifs traités au 3ONIN.
Les implications de cette recherche vont au-delà des améliorations immédiates de l’efficacité de l’OSC. 3PNIN promet non seulement de créer des dispositifs thermiquement stables, mais ouvre également la porte à de nouveaux perfectionnements dans la technologie OSC, augmentant potentiellement l'accessibilité et l'efficacité des sources d'énergie renouvelables. De tels progrès pourraient avoir un impact significatif sur le paysage plus large des énergies renouvelables et de l’électronique organique.
L'effort de collaboration derrière cette recherche a impliqué Hao Liu, Jilei Jiang, Shuixing Dai, Xianbiao Hou et Minghua Huang de l'École des sciences et de l'ingénierie des matériaux de l'Université océanique de Chine ; Liangmin Yu du Studio ouvert pour la corrosion et la protection marines du Laboratoire national pilote pour les sciences et technologies marines ; Xu Zhang et Ke Gao du Centre scientifique pour la création de matériaux et la conversion d'énergie de l'Institut des sciences frontières et interdisciplinaires de l'Université du Shandong ; et Heqing Jiang du laboratoire clé de Qingdao sur les matériaux fonctionnels et la technologie des membranes de l'Académie chinoise des sciences.
Cette étude fournit non seulement une voie prometteuse pour améliorer l’efficacité des OSC, mais souligne également le rôle essentiel de la structure moléculaire dans l’avancement des technologies d’énergies renouvelables.
Rapport de recherche:Isomères NI en forme d'hélice du matériau d'interface cathodique pour des cellules solaires organiques efficaces
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- La source: https://www.solardaily.com/reports/Researchers_unveil_molecules_that_could_turbocharge_organic_solar_cells_999.html
