Une cellule solaire organique révolutionnaire avec une efficacité de collecte des charges de 100 % pourrait révolutionner la technologie solaire

Une équipe de chercheurs de l'université de Cambridge a découvert qu'une molécule semi-conductrice organique spéciale peut produire de l'électricité en utilisant un mécanisme que l'on croyait jusqu'à présent réservé aux matériaux inorganiques. Ces travaux, publiés dans la revue Nature Materials, pourraient avoir un impact considérable sur l'avenir de l'énergie solaire et de l'électronique en permettant le développement de cellules solaires monomatériaux.

La recherche - une collaboration entre l'équipe de physique du professeur Sir Richard Friend et l'équipe de chimie du professeur Hugo Bronstein - s'est concentrée sur une molécule organique appelée P3TTM. L'équipe conjointe a découvert que lorsque les molécules de P3TTM sont étroitement groupées, les interactions uniques entre les électrons non appariés permettent la conversion d'un photon en une charge électrique utilisable.

Dans la plupart des matériaux organiques, les électrons sont appariés et n'interagissent pas avec leurs voisins. Mais dans notre système, lorsque les molécules s'assemblent, l'interaction entre les électrons non appariés sur les sites voisins les incite à s'aligner alternativement vers le haut et vers le bas... En absorbant la lumière, l'un de ces électrons saute sur son voisin le plus proche, créant des charges positives et négatives qui peuvent être extraites pour donner un photocourant. - Biwen Li, chercheur principal au Cavendish Laboratory.

Il s'agit d'un changement majeur par rapport aux cellules solaires conventionnelles, qui nécessitent une interface entre deux matériaux - un donneur et un accepteur d'électrons - pour générer de l'électricité, une configuration qui limite l'efficacité globale des cellules.

Le matériau a fait ses preuves lors de tests en laboratoire, montrant un rendement quantique pour la génération de charges allant jusqu'à 40 % dans une configuration. Dans une autre configuration utilisant une simple cellule solaire fabriquée à partir d'un film pur du matériau, les chercheurs ont mesuré une efficacité de collecte de charge presque parfaite, proche de 100 %. Toutefois, l'équipe n'a pas indiqué le rendement global de conversion d'énergie des configurations.

Cette avancée pourrait favoriser le développement de cellules solaires compactes, très efficaces et peu coûteuses utilisant un seul matériau au lieu de deux. Si elle est intégrée avec succès, cette technologie pourrait alimenter la prochaine génération d'appareils électroniques autorechargeables.