(Phys.org) — Les conducteurs qui ont déjà remarqué un résidu sur leur pare-brise après être passés par un lave-auto sympathiseront avec la douleur du nanoscientifique Seth Darling.

Darling et ses collègues du laboratoire national d'Argonne du département américain de l'Énergie ont travaillé pendant des années pour développer un nouveau type de cellule solaire connue sous le nom de photovoltaïque organique (OPV). En raison de leur potentiel de réduction des coûts de fabrication et de matériaux, Les OPV pourraient être beaucoup moins chers à fabriquer que les cellules solaires conventionnelles et avoir également un impact environnemental plus faible.

L'inconvénient majeur des VPO, cependant, c'est qu'elles ne sont pas aussi efficaces que les cellules solaires conventionnelles. Dans une nouvelle étude, Darling et ses collègues du Center for Nanoscale Materials and Advanced Photon Source (APS) d'Argonne ont pu détecter pour la première fois un facteur majeur contribuant à cette limitation :des traces de résidus de matériau catalytique laissés par le processus de développement empêchent les OPV de convertir le quantité maximale d'ensoleillement à l'électricité.

"Les scientifiques ont récemment pris conscience que les impuretés peuvent causer des problèmes dans ces matériaux nanostructurés, mais jusqu'à maintenant, nous n'avions aucun moyen de voir que les impuretés étaient même là, " Chéri dit.

Bien que de nombreuses techniques utilisées auparavant n'aient pas la capacité d'identifier la présence d'un catalyseur restant, Les physiciens d'Argonne Barry Lai et Jörg Maser ont pu obtenir une image claire des impuretés en utilisant une technique appelée fluorescence X, qui implique des rayons X à haute intensité de l'APS.

Les impuretés résiduelles entravent les performances de la cellule solaire car elles ont tendance à « piéger » les charges électriques que la cellule solaire génère après avoir été frappée par un photon. Les atomes métalliques impliqués dans le processus de développement - en particulier le palladium - provoquent l'effet de piégeage.

La prochaine étape de la recherche consiste à chercher des moyens de remédier ou de prévenir le piégeage, mais en attendant, les chimistes et les fabricants de matériaux organiques pour cellules solaires ont déjà commencé à prendre note et à prêter attention à la quantité de catalyseur résiduel laissé dans leurs produits.

Selon Darling, les chercheurs étaient conscients depuis un certain temps d'un problème analogue dans les dispositifs électroluminescents organiques, qui fonctionnent sur le principe inverse des cellules solaires - plutôt que de convertir la lumière en électricité, ils convertissent l'électricité en lumière. "Il est en fait un peu surprenant que les scientifiques n'aient pas reconnu que ce problème pouvait également se produire dans les cellules solaires jusqu'à relativement récemment, " Chéri dit.

Les résultats de la recherche sont publiés dans un article intitulé "Détection et rôle des impuretés à l'état de traces dans les cellules solaires organiques à haute performance" dans le numéro de mai 2013 de Sciences de l'énergie et de l'environnement .