Un ajustement moléculaire a amélioré les performances des cellules solaires organiques, nous rapprocher de moins cher, efficace, et le photovoltaïque plus facile à fabriquer. La nouvelle approche de conception, ciblant le squelette moléculaire de la couche génératrice d'énergie de la cellule, a été développé par des scientifiques de l'Institute for Integrated Cell-Material Sciences (iCeMS) de l'Université de Kyoto et publié dans la revue Sciences chimiques .

Le photovoltaïque organique devrait devenir la prochaine génération de cellules solaires car ils utilisent des composants moins chers, et sont plus légers, flexible et facile à fabriquer par rapport aux cellules solaires inorganiques actuellement utilisées.

« L'utilisation des combustibles fossiles et leurs impacts environnementaux suscitent une inquiétude croissante, " dit Hiroshi Imahori, un ingénieur moléculaire à iCeMS qui a dirigé le travail avec son collègue Tomokazu Umeyama. "Nous devons travailler dur pour améliorer les systèmes énergétiques durables."

La couche génératrice d'énergie dans le photovoltaïque organique contient des molécules qui donnent ou acceptent des électrons. La lumière est absorbée par cette fine couche, exciter les molécules, qui génèrent des charges qui forment un courant électrique. Mais pour que la lumière soit efficacement convertie en électricité, le composant accepteur d'électrons doit rester excité.

Un type de cellule organique absorbe très bien un large spectre de lumière, mais ne reste pas excité longtemps. Pour essayer de résoudre ce problème, Imahori, Umeyama et leurs collègues au Japon ont ciblé le squelette moléculaire du composant accepteur d'électrons de la cellule. Spécifiquement, ils ont remplacé un anneau central par une molécule appelée thiénoazacoronène, créant une nouvelle molécule appelée TACIC.

Semblable à son prédécesseur, TACIC a absorbé un large spectre de lumière visible et proche infrarouge. Significativement, il a maintenu son état excité 50 fois plus longtemps, convertissant plus de 70 % des particules légères en courant. La conception a atteint cet objectif en stabilisant les vibrations et la rotation qui se produisent normalement lorsque la lumière est absorbée, économiser l'énergie cinétique et faciliter l'interaction intermoléculaire.

La cellule continue d'avoir une efficacité de conversion de puissance d'un peu moins de 10 %, ce qui est comparable à d'autres cellules solaires organiques à l'étude. L'équipe pense que des modifications des chaînes latérales et de la structure centrale de la molécule de thiénoazacoronène pourraient encore améliorer l'efficacité du photovoltaïque organique.