Image de microscopie à force atomique photoconductrice (pc-AFM) d'une cellule solaire organique à base de nanofils polymères lisses
Les scientifiques du NPL ont réalisé une percée significative dans la métrologie du photovoltaïque organique - une technologie d'énergie solaire. La recherche a démontré un nouveau type de microscopie à force atomique qui peut « voir » dans une cellule photovoltaïque organique en fonctionnement et relier sa structure tridimensionnelle à l'échelle nanométrique à ses performances.
Les cellules solaires photovoltaïques sont devenues un spectacle beaucoup plus courant ces dernières années, souvent installés sur les toits où ils convertissent silencieusement la lumière du soleil en électricité propre pour les maisons et les entreprises.
Une cellule photovoltaïque organique est un type de cellule solaire qui utilise de l'électronique organique (à base de carbone) et pourrait potentiellement être moins chère, alternative plus efficace et flexible aux systèmes photovoltaïques d'aujourd'hui. La technologie est sur le point d'être commercialisée mais plusieurs obstacles subsistent, dont une nécessaire augmentation des performances.
De nombreuses avancées récentes ont eu lieu en raison de la reconnaissance du rôle central que joue la morphologie dans l'efficacité, mais il était auparavant difficile de mesurer exactement comment la forme et la structure affectent les caractéristiques électriques et donc les performances.
Un schéma de l'installation utilisée pour les mesures pc-AFM.
Cette recherche a démontré qu'il est possible d'obtenir des informations structurelles et électriques, à la fois en surface et sous la surface jusqu'à une profondeur d'au moins 20 nanomètres dans des cellules solaires organiques en fonctionnement. La nouvelle méthode de mesure est basée sur une technique appelée microscopie photoconductrice à force atomique (pc-AFM) qui utilise une sonde nanométrique pour mesurer la topographie et la génération de photocourant en même temps.
Cette technique peut fournir une corrélation directe entre la morphologie à l'échelle nanométrique d'une cellule solaire organique en fonctionnement et ses caractéristiques de performance.
Cette percée améliorera la compréhension de la technologie, permettant aux fabricants d'améliorer l'efficacité de leurs produits en optimisant la structure à l'échelle nanométrique du matériau photovoltaïque organique.
Le travail a bénéficié de liens forts avec l'Imperial College de Londres, qui ont contribué avec leur expertise en matière de fabrication de matériaux et de dispositifs.
Un manuscrit décrivant la recherche a été publié dans Sciences de l'énergie et de l'environnement .
