Des scientifiques allemands du Département d'ingénierie des microsystèmes (IMTEK) et du Centre de recherche sur les matériaux de Fribourg (FMF) ont réussi à développer une méthode de traitement de la surface des nanoparticules qui améliore considérablement l'efficacité des cellules solaires organiques.

Les chercheurs ont pu atteindre une efficacité de 2% en utilisant des points dits quantiques composés de séléniure de cadmium. Ces mesures, bien au-dessus des cotes d'efficacité précédentes de 1 à 1,8 pour cent, ont été confirmés par le groupe de recherche "Dye and Organic Solar Cells" de l'Institut Fraunhofer pour les systèmes d'énergie solaire du FMF.

La couche photoactive des cellules solaires hybrides est constituée d'un mélange de nanoparticules inorganiques et d'un polymère organique. Comme il est théoriquement possible d'appliquer la méthode développée par les chercheurs à de nombreuses nanoparticules, cette percée ouvre un nouveau potentiel pour augmenter encore l'efficacité de ce type de cellule solaire. La procédure a été brevetée et les résultats ont été publiés dans un récent numéro du Lettres de physique appliquée journal.

Les cellules solaires organiques appartiennent à la troisième génération de cellules solaires et sont encore en phase de développement. Le record du monde des cellules solaires purement organiques, un type dans lequel les deux composants de la couche photoactive sont constitués de matériaux organiques, est actuellement à 7 pour cent pour les couches créées par des méthodes chimiques humides. Les cellules solaires organiques présentent de nombreux avantages par rapport aux cellules au silicium conventionnelles généralement utilisées pour la production d'énergie à grande échelle :non seulement elles sont considérablement plus minces et plus flexibles, ils sont également moins chers et plus rapides à produire. Ils sont ainsi mieux adaptés à l'alimentation d'appareils et de systèmes du quotidien qui ne sont pas utilisés en permanence, tels que des capteurs ou des appareils électriques. À long terme, les cellules solaires organiques pourraient réduire considérablement notre dépendance aux batteries et aux câbles.

Le groupe de recherche qui a développé les nouvelles cellules solaires révolutionnaires est une équipe soudée de chimistes, physiciens, et des ingénieurs de l'IMTEK et de la FMF. « L'orientation interdisciplinaire du groupe est un avantage certain et a permis d'avancer rapidement sur le projet. Nous avons pu réaliser nous-mêmes toutes les étapes :de la synthèse des nanoparticules à la modification de leur surface et leur intégration dans matériaux composites, " déclare le chef du groupe, le Dr Michael Krüger. Son groupe de recherche "Nanosciences" fait partie de la Chaire des capteurs de l'IMTEK détenue par le professeur Gerald Urban. Le groupe applique maintenant les méthodes décrites dans la publication à d'autres systèmes de matériaux prometteurs - également dans le cadre d'un projet de recherche conjoint parrainé par le ministère fédéral allemand de l'éducation et de la recherche - afin de les affiner davantage et de les transformer en une technologie prête pour le marché. Les conditions préalables nécessaires à la commercialisation sont des améliorations marquées de l'efficacité, une nouvelle augmentation de la durabilité des matériaux, et une réduction des coûts de production.

Le projet « Quantum Dot Polymer Hybrids as Photoactive Material in Solar Cells » reçoit un financement de la Fondation allemande pour la recherche par le biais du groupe de formation à la recherche IMTEK « Micro Energy Harvesting ».