Une nouvelle méthode pour essayer de franchir la limite actuelle de l'efficacité photovoltaïque
Des chercheurs de l'université de Cambridge ont développé une nouvelle méthode qui permet de transférer de l'énergie d'un semi-conducteur organique à un inorganique, en ouvrant ainsi les portes à la possibilité de produire des cellules photovoltaïques beaucoup plus efficaces.
L'originalité de ces travaux réside sur la récolte et le transfert de l'énergie portée par des excitons (quasi-particules qui correspondent à des paires électron-trou liées par des forces de Coulomb) triplets avec une efficience proche de 100%, tandis que l'état de l'art actuel permettait uniquement le transfert des excitons singulets. Les excitons singulets sont "lumineux" et il est relativement facile de récolter leur énergie dans des cellules photovoltaïques. En revanche, les excitons triplets sont "noirs" et leur spin rend difficile la récolte d'énergie.
L'astuce pour améliorer la performance des cellules photovoltaïques serait donc de réussir à extraire également l'énergie de ces excitons noirs. En utilisant des techniques de spectroscopie laser femtoseconde, l'équipe de Cambridge a découvert que des excitons triplets pouvaient être transférés directement d'une molécule organique à un semi-conducteur inorganique et qu'une fois transférés les électrons pouvaient être facilement extraits de l'état triplet. Par ailleurs, il existe encore un autre avantage à combiner les semi-conducteurs organiques avec les inorganiques. Dans un semi-conducteur inorganique conventionnel tel le silicium, quand un photon est absorbé, un électron se forme. A l'opposé, dans un semi-conducteur organique tel le pentacène, l'absorption d'un photon conduit à la formation de deux électrons qui sont néanmoins "piégés" dans l'état triplet.
Les chercheurs espèrent maintenant élargir les systèmes organiques/inorganiques où un tel transfert d'énergie a lieu et développer un revêtement organique abordable qui permettrait d'améliorer la performance des cellules photovoltaïques à base de silicium.
L'astuce pour améliorer la performance des cellules photovoltaïques serait donc de réussir à extraire également l'énergie de ces excitons noirs. En utilisant des techniques de spectroscopie laser femtoseconde, l'équipe de Cambridge a découvert que des excitons triplets pouvaient être transférés directement d'une molécule organique à un semi-conducteur inorganique et qu'une fois transférés les électrons pouvaient être facilement extraits de l'état triplet. Par ailleurs, il existe encore un autre avantage à combiner les semi-conducteurs organiques avec les inorganiques. Dans un semi-conducteur inorganique conventionnel tel le silicium, quand un photon est absorbé, un électron se forme. A l'opposé, dans un semi-conducteur organique tel le pentacène, l'absorption d'un photon conduit à la formation de deux électrons qui sont néanmoins "piégés" dans l'état triplet.
Les chercheurs espèrent maintenant élargir les systèmes organiques/inorganiques où un tel transfert d'énergie a lieu et développer un revêtement organique abordable qui permettrait d'améliorer la performance des cellules photovoltaïques à base de silicium.
