Une expérience micro-ondes simple et rapide avec l'élément chimique commun phosphore à l'Université de Flinders a ouvert la perspective de cellules solaires ultrafines plus abordables et plus efficaces.

Dans un monde qui a besoin de moins cher, solutions énergétiques durables, Des chercheurs en nanotechnologie de l'Université Flinders ont fabriqué des flocons de phosphorène de quelques atomes d'épaisseur seulement. Le phosphore est une forme 2-D du phosphore, ce qui pourrait non seulement augmenter la capacité énergétique des cellules solaires à colorant (DSSC) populaires, mais potentiellement éliminer le besoin du coûteux composant en platine.

Feuilles et flocons de ce phosphore à quelques couches, quelques milliardièmes de mètre d'épaisseur, pourrait améliorer le rendement de certains types de cellules photovoltaïques, l'équipe de recherche dirigée par le professeur Joseph Shapter prétend.

Les cellules solaires à base de nanotubes de carbone et de silicium sont prometteuses en tant qu'alternative moins chère et plus facile à fabriquer aux cellules en silicium cristallin. Cependant, l'un des défis de ces nouvelles cellules solaires est d'augmenter l'efficacité avec laquelle elles convertissent la lumière du soleil en électricité.

Une approche consiste à inclure une couche de nanoflocons ultra-minces de phosphorène dans la cellule solaire qui possède toutes les propriétés adéquates pour la rendre adaptée à l'augmentation de l'efficacité des cellules solaires. La méthode micro-ondes pour produire du phosphorène, développé à l'Université Flinders, consiste à immerger le phosphore dans un liquide spécial et à l'exposer aux micro-ondes pendant seulement 10 minutes, contrairement aux protocoles précédents qui duraient 15 heures.

Les résultats des expériences micro-ondes pour produire du phosphorène - et son application potentielle dans l'industrie solaire - ont été publiés dans les principales revues internationales de chimie Angewandte Chemie , Matériaux fonctionnels avancés et Petites méthodes .

Dans la première étude, l'équipe australienne a utilisé du phosphorène, pour fabriquer des DSSC. Les cellules avaient une efficacité photovoltaïque supérieure de 8,31 %, ce qui surpasse les coûteuses cellules à base de platine.

DSSC est un domaine émergent des couches minces, des cellules solaires semi-flexibles et semi-transparentes qui sont simples à réaliser mais limitées par des composants assez coûteux tels que le platine et le ruthénium.

Dans la deuxième étude, l'équipe a de nouveau utilisé la méthode rapide et efficace des micro-ondes pour fabriquer des flocons de phosphorène de haute qualité, puis les a ajoutés aux cellules solaires à nanotubes de carbone-silicium pour montrer une amélioration significative de la conversion de puissance des cellules.

"Avec ces premiers résultats prometteurs, d'autres études avec la technique des micro-ondes et d'autres solvants aideront à améliorer la stabilité et la durabilité du phosphèrene et nous permettront de rechercher des moyens de produire de plus grandes quantités de phosphorène pour d'éventuelles applications commerciales, dit le co-auteur Dr Christopher Gibson, du Flinders College of Science and Engineering.

Chefs de projet Professeur Shatter, Dr Gibson, Le Dr Munkhbayar Batmunkh et Mme Munkhjargal Bat-Erdene font partie d'une équipe de chercheurs du Flinders Institute for Nanoscale Science and Technology cherchant à améliorer l'efficacité des cellules solaires, notamment un matériau plus durable appelé pérovskite.