Une image de microscopie électronique à transmission des points quantiques de graphène. Crédit image :Gupta, et al. ©2011 Société chimique américaine
(PhysOrg.com) -- La fabrication d'appareils photovoltaïques - ceux qui convertissent la lumière du soleil en électricité - à partir de matériaux organiques présente plusieurs avantages par rapport à l'utilisation de matériaux non organiques, tels que la flexibilité et une bonne absorption de la lumière. Cependant, la commercialisation à grande échelle des dispositifs photovoltaïques organiques reste limitée en raison du coût élevé des matériaux donneurs et accepteurs d'électrons utilisés dans ces dispositifs. Dans une nouvelle étude, les scientifiques ont résolu ce problème en fabriquant des points quantiques de graphène luminescent (GQD) mélangés à des polymères organiques pour être utilisés comme accepteurs d'électrons, qui pourrait offrir de meilleures performances à moindre coût que d'autres matériaux organiques à base de polymères.
Les chercheurs, Le Dr Vinay Gupta et les coauteurs du groupe des cellules solaires organiques et hybrides du National Physical Laboratory de New Delhi, Inde, ont publié leur étude dans un numéro récent du Journal de l'American Chemical Society .
Comme les scientifiques l'ont expliqué, de nombreuses études antérieures ont étudié l'utilisation des points quantiques comme matériaux accepteurs d'électrons dans le photovoltaïque. Les points quantiques ont des propriétés bénéfiques - telles que leur réponse optique ajustée en taille, génération efficace de plusieurs transporteurs, et à faible coût – qui les rendent attrayants pour les appareils photovoltaïques. Cependant, la plupart des boîtes quantiques qui ont déjà été étudiées sont composées de métaux toxiques, comme le cadmium et le plomb, ce qui poserait de sérieux problèmes pour les applications de dispositifs à grande échelle.
En revanche, les points quantiques de 9 nm en graphène que les scientifiques ont fabriqués ici n'ont pas le même caractère dangereux, pourtant, ils ont des propriétés électroniques similaires. Plus important encore, le graphène a une mobilité de porteur de charge élevée, ce qui signifie qu'il peut transporter rapidement des charges vers les électrodes, réduire les pertes de courant et améliorer l'efficacité des cellules solaires. Dans leurs expériences, les chercheurs ont découvert que les GQD mélangés avec un polymère conjugué présentent des caractéristiques considérablement améliorées par rapport aux feuilles de graphène mélangées avec le même polymère.
"Ce travail montre que les points quantiques de graphène peuvent être un bon accepteur et peuvent remplacer le C coûteux
Les scientifiques ont fabriqué à la fois des cellules solaires photovoltaïques et des OLED à partir du nouveau matériau à base de GQD, démontrant une bonne performance globale dans les deux appareils. Les résultats montrent que le matériau peut être respectueux de l'environnement et plus stable que les matériaux organiques actuels. Les chercheurs prédisent également que les performances de ces appareils pourraient être encore améliorées, et prévoyez d'expérimenter l'utilisation d'autres polymères.
« Actuellement, l'efficacité est faible, nous travaillons donc à augmenter l'efficacité des cellules solaires à base de GQD, », a déclaré Gupta.
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