Une équipe de chercheurs de l'Université d'État de Floride met au point des moyens innovants pour les cellules solaires d'absorber et d'utiliser la lumière infrarouge, une partie du spectre solaire qui n'est généralement pas disponible pour la technologie des cellules solaires.

Leurs travaux sont publiés dans deux nouvelles études publiées dans la revue Question et le Journal des lettres de chimie physique .

"Nous travaillons sur un procédé pour optimiser l'efficacité des cellules solaires, ", a déclaré Lea Nienhaus, professeure adjointe de chimie et de biochimie. "Le principal objectif est d'optimiser ce processus pour les applications solaires."

Nienhaus et la chercheuse postdoctorale Sarah Wieghold ont créé une nouvelle approche pour les cellules solaires afin de faciliter un processus appelé conversion ascendante des photons. En conversion ascendante de photons, deux photons de basse énergie sont convertis en un photon de haute énergie qui émet de la lumière visible.

Typiquement, ces dispositifs ont utilisé des molécules organo-métalliques ou des nanocristaux semi-conducteurs pour sensibiliser l'upconversion des photons, mais Nienhaus et Wieghold ont utilisé un film mince de pérovskites aux halogénures de plomb, un matériau de cellule solaire prometteur. La pérovskite est couplée à un hydrocarbure appelé rubrène, qui émet la lumière convertie.

L'idée derrière ce processus est de créer des cellules solaires plus efficaces capables de détecter et d'utiliser la lumière infrarouge. Les longueurs d'onde dans le spectre infrarouge n'ont pas assez d'énergie pour exciter les électrons dans une cellule solaire typique et ne sont donc pas une source d'énergie viable.

"Cela signifie qu'une grande partie du spectre solaire ne peut pas être absorbée par une cellule solaire, " Nienhaus a déclaré. "Nous voulons transformer la lumière infrarouge en une longueur d'onde qui pourrait être vue et utilisée par une cellule solaire."

Pour améliorer l'efficacité de l'appareil, les chercheurs avaient besoin de créer un film de pérovskite de la bonne épaisseur. Ils ont testé des films qui avaient 20 ans, 30, 100 et 380 nanomètres d'épaisseur. Lorsque l'épaisseur était supérieure à 30 nanomètres, le processus de conversion ascendante est devenu efficace dans des conditions solaires.

"Pour optimiser les performances de l'appareil, nous avons changé l'épaisseur de notre absorbeur - le film de pérovskite aux halogénures de plomb, " elle a dit.

Pendant que Nienhaus et Wieghold effectuaient les tests, ils ont également découvert que les appareils se comportaient de manière inhabituelle.

Bien que l'appareil transformait la lumière infrarouge en lumière visible, la pérovskite réabsorbait également une partie de la lumière visible créée lors du processus de conversion ascendante.

"Il y a un compromis à utiliser le film pérovskite, " a déclaré Wieghold. " Plus de lumière visible créée dans le rubrene ne signifie pas que plus de lumière sort de l'appareil, ce qui est contre-intuitif."

Par conséquent, une ingénierie plus détaillée des appareils est nécessaire pour optimiser le rapport de la lumière infrarouge dans, par rapport à la lumière visible sortant de l'appareil, les chercheurs ont dit.