Un nouveau type de matériau pour les cellules solaires de nouvelle génération élimine le besoin d'utiliser du plomb, qui a été un obstacle majeur pour cette technologie.

Cellules solaires, incorporant la pérovskite minérale, ont été au centre de l'attention depuis que le matériau a été démontré pour la première fois en 2009. Les cellules solaires construites à l'aide de ce matériau sont plus efficaces que les panneaux solaires actuels. Les panneaux solaires actuels captent 15 à 18 % de l'énergie solaire en moyenne, tandis que les cellules solaires à pérovskite se sont avérées efficaces jusqu'à 28%.

Mais il existe des obstacles majeurs à l'utilisation commerciale de ces matériaux :les matériaux ne sont pas stables, et ils contiennent du plomb soluble dans l'eau, ce qui est dangereux pour la santé.

Désormais une équipe de scientifiques et d'ingénieurs dirigée par Letian Dou, professeur adjoint de génie chimique à l'Université Purdue, ont développé un matériau de type sandwich incorporant des matériaux organiques et inorganiques pour former une structure hybride qui n'utilise pas de plomb et a une stabilité bien améliorée.

"Ces structures sont très excitantes, " a déclaré Dou. " Les structures sandwich sont comme des puits quantiques semi-conducteurs qui sont largement utilisés aujourd'hui dans de nombreux dispositifs électroniques et optoélectroniques, mais ils sont beaucoup plus faciles à produire et plus tolérants aux défauts, "

La recherche a été publiée lundi (11 novembre) dans la revue Chimie de la nature .

Dans un article publié dans le Journal de l'American Chemical Society en septembre, les scientifiques avaient incorporé le matériau dans un composant essentiel de nombreux appareils électroniques, un transistor à effet de champ.

Yao Gao, auteur principal des deux articles de recherche et boursier postdoctoral dans le groupe de recherche de Dou, a déclaré que les nouveaux matériaux de pérovskite hybride organique-inorganique sont moins chers et fonctionnent mieux qu'un semi-conducteur inorganique traditionnel. Aussi, Gao a dit, la stratégie de conception du nouveau matériau pourrait servir de modèle pour de nombreux autres matériaux hybrides fonctionnels.

"Cellules solaires, comme beaucoup de gens l'ont démontré, peut être très efficace, " dit-il. " Avec notre nouvelle technologie, nous pouvons rendre les matériaux pérovskites hybrides intrinsèquement plus stables. En remplaçant le plomb toxique, ces nouveaux matériaux sont meilleurs pour l'environnement et peuvent également être utilisés en toute sécurité pour les capteurs bioélectroniques sur le corps."

Un brevet pour cette technologie a été déposé auprès du Purdue Research Foundation Office of Technology Commercialization.