Des chercheurs du Centre d'excellence de l'ARC en science Exciton ont fait une découverte importante avec des implications significatives pour l'avenir de la conception de matériaux de cellules solaires.

L'équipe, dirigé par le professeur Timothy Schmidt à l'UNSW, a cherché des moyens de capturer l'énergie de la lumière visible qui est actuellement gaspillée en raison des limitations du silicium, qui ne peut accéder qu'à environ 25 % du spectre solaire. Pour illustrer, le silicium à lui seul n'est capable d'utiliser qu'environ la moitié de l'énergie de la lumière verte, qui est le pic du spectre solaire en termes de disponibilité énergétique.

L'un des moyens de réduire ces déchets consiste à concevoir des matériaux pouvant être recouverts de silicium pour capturer une partie de l'énergie de la lumière que le silicium ne peut pas. En incorporant la fission d'excitons singulet, un processus qui génère deux excitons à partir d'un seul photon, on espère que l'efficacité des cellules solaires au silicium pourra être augmentée au-delà de 30 %.

L'oeuvre, Publié dans Chimie de la nature , examine le rôle d'un éphémère (~8 milliardièmes de seconde), complexe moléculaire excité appelé excimère dans la fission d'excitons singulet et renverse la pensée précédente en démontrant que ces matériaux de fission singulet doivent éviter la formation d'excimères pour atteindre leur plein potentiel d'amélioration de la conversion d'énergie photovoltaïque.

Le professeur Schmidt explique, « Alors que nous cherchons des moyens de réduire le coût de la récupération de l'énergie solaire, nous devrions concevoir des matériaux qui évitent la formation d'excimères."

« La fission d'exciton singulet est très prometteuse pour améliorer l'efficacité des cellules solaires, mais sa dynamique est complexe et mal comprise. En comparant le processus de fission lorsqu'il est exécuté à la fois en avant et en arrière, Schmidt, et al. ont effectué un test remarquablement simple des théories du mécanisme de la fission des excitons" commente le professeur Marc A. Baldo, membre du Comité consultatif scientifique international du Centre et directeur du Center of Excitonics du MIT.

"Leur résultat suggère que ce qui était auparavant considéré comme un intermédiaire dans le processus de fission peut en fait être une source de perte. Avec cette compréhension Schmidt, et al. proposent une nouvelle direction importante dans notre recherche de matériaux qui permettent des cellules solaires à plus haut rendement. »