Les nouvelles maisons pourraient bientôt tenir une promesse tant attendue et intégrer des fenêtres ou des tuiles qui captent l'énergie solaire, la recherche menée à KAUST suggère.

Derya Baran, au Centre Solaire KAUST, et ses collègues ont développé un matériau organique photovoltaïque qui capte efficacement la lumière et qui pourrait potentiellement être appliqué sur des matériaux de construction.

Les panneaux solaires traditionnels montés sur le toit sont fabriqués à partir de dalles de silicium, mais les molécules organiques peuvent également capter l'énergie de la lumière du soleil. Ces molécules pourraient être formulées sous forme d'encres imprimables bon marché qui sont appliquées sur des éléments de construction ordinaires tels que les fenêtres. Transformer la lumière du soleil en électricité est un processus en plusieurs étapes, et la clé du développement de matériaux photovoltaïques organiques de haute performance a été de trouver des molécules organiques qui sont bonnes à chaque étape, Baran explique.

Lorsque la lumière frappe un matériau photovoltaïque organique, elle libère un électron, laissant derrière lui un trou chargé positivement. Si l'électron de charge opposée et le trou se recombinent, l'énergie captée est perdue. Ainsi, les cellules solaires organiques incorporent un mélange de molécules donneuses d'électrons et accepteurs d'électrons pour séparer les charges.

"Quand j'ai commencé mes études de troisième cycle en 2015, il y avait beaucoup de battage médiatique sur les dérivés du fullerène buckyball en tant qu'accepteurs, et les efficacités record étaient d'environ 10-11 pour cent avec des stabilités médiocres, " se souvient Baran. Mais les fullerènes ont plusieurs inconvénients, et pas des moindres, absorption de la lumière relativement faible - ainsi Baran a étudié les accepteurs non fullerène. « Maintenant, des gains d'efficacité allant jusqu'à 17 % sont signalés, " dit-elle. " Je crois que ces accepteurs façonneront l'avenir du photovoltaïque organique. "

L'accepteur non fullerène, connu sous le nom d'EHIDTBR, évalué par Baran et ses collègues offre plusieurs avantages :L'équipe a montré qu'en plus d'absorber fortement la lumière visible, il s'est bien mélangé avec le composant donneur d'électrons, ce qui est important pour la stabilité et les performances à long terme.

EHIDTBR était également très efficace pour dissocier les excitons et empêcher la recombinaison, une propriété qui devrait faciliter la fabrication, dit Baran. Dans les matériaux où la recombinaison est élevée, la couche de captation de lumière doit être très fine pour que les charges atteignent rapidement la couche d'électrode, minimisant leur chance de se recombiner. Mais ces couches ultrafines sont difficiles à fabriquer. "Les films plus épais sont plus faciles à imprimer, en particulier lorsqu'ils doivent être mis à l'échelle pour la fabrication, " dit Baran.

L'extension de la technologie est la prochaine étape de l'équipe, Baran ajoute. "Nous avons une entreprise dérivée du KAUST Solar Center et à travers cette entreprise, nous voulons fabriquer des fenêtres photovoltaïques pour la production d'électricité."