(PhysOrg.com) -- Dans le monde de l'énergie solaire, les cellules solaires photovoltaïques organiques ont un large éventail d'applications potentielles, mais ils sont toujours considérés comme un parvenu. Alors que ces cellules à base de carbone, qui utilisent des polymères organiques ou de petites molécules comme semi-conducteurs, sont beaucoup plus minces et moins chères à produire que les cellules solaires conventionnelles faites avec des plaquettes de silicium inorganique, ils sont toujours à la traîne dans leur capacité à convertir efficacement la lumière du soleil en électricité.

Maintenant, Des chercheurs de l'UCLA et leurs collègues de Chine et du Japon ont montré qu'en incorporant des nanoparticules d'or dans ces panneaux photovoltaïques organiques - en profitant de l'effet plasmonique, par lequel le métal aide à améliorer l'absorption de la lumière du soleil - ils peuvent considérablement améliorer la conversion de puissance des cellules.

Dans un article récemment publié dans ACS Nano , l'équipe de chercheurs, dirigé par Yang Yang, professeur de science et d'ingénierie des matériaux à l'École d'ingénierie et de sciences appliquées Henry Samueli de l'UCLA et directeur du Nano Renewable Energy Center du California NanoSystems Institute de l'UCLA, démontrer comment ils ont pris en sandwich une couche de nanoparticules d'or entre deux sous-cellules absorbant la lumière dans une cellule solaire polymère en tandem afin de récolter une plus grande fraction du spectre solaire.

Ils ont découvert qu'en utilisant la couche de nanoparticules d'or d'interconnexion, ils ont pu améliorer la conversion de puissance jusqu'à 20 pour cent. Les nanoparticules d'or créent un champ électromagnétique puissant à l'intérieur des fines couches photovoltaïques organiques par effet plasmonique, qui concentre la lumière afin qu'une plus grande partie de celle-ci puisse être absorbée par les sous-cellules.

L'équipe est la première à signaler une cellule solaire tandem polymère plasmonique, avoir surmonté les difficultés liées à l'incorporation de nanostructures métalliques dans la structure globale du dispositif.

"Nous avons démontré avec succès une cellule solaire tandem polymère plasmonique très efficace en incorporant simplement une couche de nanoparticules d'or entre deux sous-cellules, " a déclaré Yang. " L'effet plasmonique qui se produit au milieu de la couche d'interconnexion peut améliorer simultanément les sous-cellules supérieure et inférieure - un " point idéal " - conduisant à une amélioration de l'efficacité de conversion de puissance de la cellule solaire en tandem de 5,22% à 6,24 pour cent. Le taux d'amélioration atteint jusqu'à 20 %."

L'équipe de recherche comprenait Xing Wang Zhang du Key Lab of Semiconductor Materials Science de l'Institute of Semiconductors de l'Académie chinoise des sciences de Pékin et Ziruo Hong de la Graduate School of Science and Engineering de l'Université japonaise de Yamagata.

Les résultats expérimentaux et théoriques démontrent que l'effet d'amélioration a été obtenu à partir d'une amélioration locale en champ proche des nanoparticules d'or. Les résultats montrent que l'effet plasmonique a un grand potentiel pour le développement futur de cellules solaires polymères. Les structures intercalaires proposées par l'équipe en tant que plate-forme ouverte peuvent être appliquées à divers matériaux polymères, ouvrant des opportunités pour une haute efficacité, cellules solaires tandem multi-empilées.