Nouvelle Explication des Pertes d'Énergie dans les Cellules Solaires Organiques Pourrait Améliorer leur Efficacité

Des recherches récentes de l'Université d'État de Caroline du Nord (North Carolina State University, NCSU) apportent une compréhension plus approfondie de la conversion de la lumière en électricité dans les cellules solaires organiques. Les chercheurs ont développé une méthode qui visualise les interfaces où l'énergie solaire est transformée en charges électriques. Ces découvertes ont permis de concevoir des règles de design pour améliorer l'efficacité des cellules solaires organiques.

Les cellules solaires organiques sont constituées de matériaux polymères, potentiellement peu coûteux et issus de ressources abondantes. Elles offrent des applications légères, flexibles et semi-transparentes adaptées aux techniques de fabrication roll-to-roll. Cependant, elles restent moins efficaces que les cellules en silicium ou en pérovskite.

« Les cellules solaires organiques sont un mélange de deux matériaux électroniques, un donneur d'électrons et un accepteur. Nous savions que les interfaces entre ces matériaux provoquaient des pertes de tension, ce qui limite l'efficacité des cellules », explique le professeur Aram Amassian. L’objectif de cette étude était de mieux comprendre ces pertes pour pouvoir les réduire.

Les chercheurs ont utilisé une méthode de microscopie qui cartographie les caractéristiques énergétiques des interfaces entre les matériaux. Ils ont ainsi pu identifier les facteurs spécifiques de perte d’énergie, démontrant que le désordre à l'interface et la différence énergétique entre les matériaux en sont responsables.

En ajustant la sélection des matériaux donneurs et accepteurs et la méthode de fabrication du mélange, les scientifiques ont trouvé des solutions pour minimiser ces pertes, offrant de nouvelles voies pour les futures recherches et développements en cellules solaires organiques. "En réduisant les pertes de tension notre objectif est de permettre aux chercheurs non seulement de bientôt dépasser le cap des 20% en efficacité, mais de rattrapper les perovskites qui sont déjà au-delà de 26%".

Étude publiée dans Matter : "Mapping Interfacial Energetic Landscape in Organic Solar Cells Reveals Pathways to Reducing Nonradiative Losses."