Les cellules solaires organiques sont généralement moins efficaces que les cellules solaires au silicium. Mais il y a toujours un marché pour eux et ils sont beaux et excitants.

Les chimistes de NTNU travaillent avec un type de cellule solaire appelé cellule solaire organique, fabriqué avec un processus qui le rend sensibilisé aux colorants. Les chercheurs se sont inspirés des molécules de la nature que les plantes utilisent pour capter la lumière du soleil, et ont recréé des structures similaires en laboratoire.

Dans la course pour fabriquer les cellules solaires les plus efficaces pour une utilisation en extérieur, cependant, les cellules solaires sensibilisées au colorant ne sont pas à la hauteur. Les cellules solaires au silicium sont plus efficaces à cette fin.

Les cellules solaires organiques fonctionnent mieux lorsque la lumière est faible, comme à l'intérieur, et la recherche discutée dans cet article s'applique aux cellules solaires d'intérieur.

Avantages intérieurs

Les cellules solaires organiques prennent tout leur sens à l'intérieur. Par rapport aux cellules solaires à base de silicium, ils sont extrêmement efficaces dans des conditions d'éclairage intérieur. Ils peuvent également être rendus moulables, transparent ou fabriqué en différentes couleurs.

Aujourd'hui, les cellules solaires organiques à base de colorants verts et bleus sont très demandées. Des entreprises telles que la société suisse H.Glass s'efforcent de commercialiser des cellules solaires à colorant intégrées dans les bâtiments. L'esthétique est beaucoup plus importante dans ces applications.

Une autre application intérieure possible pour les cellules solaires organiques est d'alimenter divers composants connectés à "l'Internet des objets, ", tels que différents capteurs dans les maisons intelligentes. Il est également concevable que les cellules solaires organiques puissent être utilisées pour fournir à des appareils tels que des tablettes et des ordinateurs portables une autonomie sans fin et rendre la charge inutile.

"Nous continuons à rechercher cette technologie même si d'autres cellules solaires sont plus efficaces pour une utilisation en extérieur. C'est parce que nous pensons que ces cellules solaires ont un avenir, et parce que la chimie est incroyablement excitante. Après tout, notre domaine d'étude est les réactions organiques, " dit Audun Formo Buene, un doctorat récent. diplômé du département de chimie de NTNU.

Le travail nécessite une recherche interdisciplinaire, combinant la chimie organique, technologie des matériaux, électronique et physique. Mais que fabriquent exactement les chercheurs ?

De nombreux types de cellules

Une cellule solaire organique est construite un peu comme un sandwich entre deux plaques de verre qui conduisent l'électricité :une fine couche de particules d'oxyde de titane poreux offre une grande surface avec de la place pour de nombreux colorants. Quand ils captent la lumière, les colorants émettent un électron et le circuit peut être fermé avec une solution électrolytique.

Différents types de cellules solaires organiques abondent. Ils utilisent divers matériaux organiques pour capter la lumière du soleil :cellules solaires à colorant, polymères ou pérovskites aux halogénures organiques.

Les pérovskites prennent le relais

Un autre aspect des cellules solaires organiques est que la recherche actuelle fournit des éléments de base importants sur la voie d'une autre révolution potentielle des cellules solaires :la pérovskite minérale.

Les pérovskites ont une structure cristalline très spécifique. Le minéral a de nombreuses utilisations et se trouve souvent dans les supraconducteurs.

Le remplacement des molécules de colorant par de la pérovskite permet de créer des cellules solaires très performantes, bien que la stabilité dans le temps ait été un défi pour cette technologie.

Dans des expériences de laboratoire, Il a récemment été démontré que les mesures des cellules solaires à pérovskite avaient des rendements du même niveau que les cellules solaires au silicium.

« Depuis la percée de la pérovskite, la concurrence entre les communautés de recherche s'est amplifiée. Tout le monde veut être le premier à créer des cellules solaires à pérovskite stables et efficaces. Mais le groupe de recherche NTNU reste avec les cellules solaires à base de colorant. Avec un tel intérêt maintenant porté sur la pérovskite, cela signifie qu'il y a moins de secret et plus de collaboration entre les groupes de recherche travaillant avec les autres types de cellules solaires organiques, " dit Buene.

L'efficacité est importante, indépendamment

L'efficacité reste le facteur le plus important pour toutes les cellules solaires. Le travail de Buene et de ses collègues est principalement axé sur l'augmentation de l'efficacité. Les molécules de colorant doivent être adaptées au spectre lumineux, mais ils doivent aussi rester stables plusieurs années à l'intérieur de la cellule solaire.

Le groupe de recherche de NTNU a beaucoup travaillé avec une classe de colorants appartenant au groupe des composés organiques des phénothiazines. Les poudres ou cristaux de teinture sont souvent d'une belle couleur rouge profond brillant. Mais la recherche montre qu'il y a peu à gagner à développer davantage les cellules avec ce type de colorant, les chercheurs ont donc commencé à étudier une autre classe de substances.

Faire des puzzles avec ses propres pièces

Buene a travaillé systématiquement :il a étudié différents groupes atomiques, et a changé la composition dans différentes parties de la structure moléculaire. Son objectif est de comprendre ce qui fait qu'une teinture est bonne ou mauvaise, et comment faire de meilleurs colorants à l'avenir. C'est comme un puzzle où il fabrique lui-même les pièces du puzzle, avant d'essayer de savoir si - et si oui où - ils s'adaptent.

Il reste beaucoup de travail à faire avant que les cellules solaires ne deviennent suffisamment efficaces et bon marché pour diffuser la technologie dans le domaine public. Cependant, plusieurs entreprises travaillent à commercialiser la technologie, et peut-être qu'un jour vous pourrez avoir ces cellules solaires dans votre salon.