Des chercheurs de l'Université de Kanazawa rapportent dans la revue Organic Electronics une nouvelle méthode de contrôle de l'orientation des molécules conductrices dans les cellules solaires organiques qui améliore l'adsorption de la lumière et les performances des cellules.

Les cellules solaires sont une solution rentable, source d'énergie alternative. Un sous-type de ceux-ci, les cellules solaires organiques utilisent des polymères organiques à l'intérieur de la cellule. L'utilisation de ces polymères allège les cellules et augmente leur flexibilité. Les cellules solaires organiques sont produites par deux méthodes chimiques différentes :le traitement à sec et le traitement par voie humide, cette dernière étant une méthode plus rapide. Plusieurs paramètres sont utilisés pour évaluer l'efficacité des cellules solaires, l'absorption de la lumière et le transport de charge étant largement utilisés.

Un problème dominant avec la structure des cellules organiques est que les molécules de la couche organique active responsable de l'absorption de la lumière et du transport de charge ont tendance à faire face à la fois vers les bords des cellules, ainsi que vers le substrat absorbant la lumière. Maximiser le nombre de molécules face au substrat, cependant, est la clé pour maximiser l'absorption et la conductivité de la cellule. Les scientifiques ont modifié la méthode de traitement à sec pour obtenir une telle orientation, mais cela n'a pas été possible avec la méthode humide. L'équipe de recherche dirigée par Tetsuya Taima à l'Université de Kanazawa, est le premier à le faire avec succès.

Le principe de leur méthode est l'introduction d'une couche d'iodure de cuivre (CuI) entre les molécules actives et le substrat. Dans leur étude, les chercheurs ont utilisé un film de molécules actives appelé DRCN5T et les ont déposés sur des substrats mixtes CuI/PEDOT :PSS (30 nm)/oxyde d'indium et d'étain (ITO), ou des substrats sans la couche CuI. Le rapport entre les molécules DRCN5T face au substrat et face au bord a ensuite été comparé entre les deux. L'imagerie haute résolution ultérieure a révélé que les cellules contenant CuI avaient des molécules actives avec une orientation face au substrat dix fois plus élevée, avec une meilleure absorption de la lumière. Les chercheurs ont attribué cette orientation altérée des molécules à de fortes interactions chimiques entre les atomes DRCN5T et CuI. Pour le confirmer davantage, Des molécules DRCN5T avec des chaînes latérales volumineuses qui n'interagissent pas avec CuI ont été utilisées, et un rapport de revêtement de substrat plus élevé n'a pas été observé.

Il s'agit de la première étude qui démontre efficacement une méthode de production de cellules solaires organiques aussi efficaces en utilisant la méthode de traitement par voie humide. En plus de gagner du temps, la méthode humide donne également des surfaces de film plus grandes. "Cette technique devrait grandement contribuer au développement de cellules solaires organiques à couche mince fabriquées par voie humide à l'avenir", concluent les auteurs. Leur approche ouvre la voie à la production plus rapide de cellules solaires hautes performances.

Cellules solaires :également appelées cellules photovoltaïques (tension créatrice de lumière), ces appareils convertissent l'énergie lumineuse en énergie électrique. Le principe de fonctionnement d'une cellule photovoltaïque se compose de trois étapes. L'absorption de la lumière (soleil ou lumière artificielle), entraîne la formation de paires électrons-trous (sorties). Ces paires sont ensuite séparées, et les électrons sont transportés à travers une couche conductrice active, en électrodes, entraînant la création d'une charge. Ce phénomène est également connu sous le nom d'effet photoélectrique. Dans les cellules solaires traditionnelles, le matériau conducteur est du silicium. Les cellules photovoltaïques organiques ont généralement des polymères organiques à la place du silicium. Cellules solaires connectées en parallèle, composent des panneaux solaires.