(Phys.org) -- Le nouveau nanomatériau le plus cool du 21e siècle pourrait augmenter l'efficacité de la prochaine génération de panneaux solaires, une équipe de scientifiques des matériaux de l'Université technologique du Michigan a découvert.

Graphène, un nid d'abeilles bidimensionnel d'atomes de carbone, est une étoile montante dans la communauté des matériaux pour ses propriétés radicales. L'une de ces propriétés est la conductivité électrique, ce qui pourrait en faire un ingrédient clé de la prochaine génération de cellules photovoltaïques, dit Yun Hang Hu, professeur de science et d'ingénierie des matériaux.

Les cellules solaires à colorant ne reposent pas sur des matériaux rares ou coûteux, elles pourraient donc être plus rentables que les cellules basées sur les technologies du silicium et des couches minces. Mais ils ne sont pas aussi bons pour convertir la lumière en électricité.

Dans les cellules solaires à colorant, les photons projettent des électrons du colorant dans une fine couche de dioxyde de titane, qui les relaie à l'anode. Le groupe de Hu a découvert que l'ajout de graphène au dioxyde de titane augmentait sa conductivité, apportant 52,4% de courant en plus dans le circuit.

« L'excellente conductivité électrique des feuilles de graphène leur permet d'agir comme des ponts, accélérer le transfert d'électrons du dioxyde de titane vers la photoélectrode, ", a déclaré Hu.

L'équipe a également développé une méthode infaillible comparable pour créer des feuilles de dioxyde de titane incrustées de graphène. Il a d'abord fabriqué de la poudre d'oxyde de graphite, puis mélangé avec du dioxyde de titane pour former une pâte, l'étaler sur un substrat (comme le verre) puis le cuire à haute température.

« C’est peu coûteux et très facile à préparer, ", a déclaré Hu. Mais n'importe quelle recette ne fera pas l'affaire. « Si vous utilisez trop de graphène, il absorbera la lumière dans la cellule solaire et réduira son efficacité, " a-t-il dit.

Leurs travaux ont été présentés à l'atelier conjoint États-Unis-Égypte sur les systèmes d'énergie solaire, du 12 au 14 mars au Caire. Il a été financé par l'American Chemical Society Petroleum Research Fund et la National Science Foundation. Leur article « Promoting Effect of Graphene on Dye-Sensitized Solar Cells, » rédigé par Hui Wang, Samantha Leonard et Hu, a été soumis à Industry and Engineering Chemistry Research. Wang et Leonard sont tous deux candidats au doctorat en science et ingénierie des matériaux.