C'est le professeur adjoint de génie électrique de l'Université de Buffalo. Crédit :Université de Buffalo
(Phys.org) —La plupart des Américains veulent que les États-Unis mettent davantage l'accent sur le développement de l'énergie solaire, les sondages récents suggèrent. Un obstacle majeur, cependant, est le coût de fabrication, installer et entretenir des panneaux solaires. Tout simplement, la plupart des gens et des entreprises ne peuvent pas se permettre de les placer sur leurs toits.
Heureusement, cela change parce que des chercheurs comme Qiaoqiang Gan, Université de Buffalo, professeur adjoint de génie électrique, contribuent au développement d'une nouvelle génération de cellules photovoltaïques qui produisent plus d'énergie et coûtent moins cher à fabriquer que ce qui est disponible aujourd'hui.
L'un des efforts les plus prometteurs, sur lequel Gan travaille, implique l'utilisation de matériaux photovoltaïques organiques améliorés plasmoniques. Ces appareils ne correspondent pas aux cellules solaires traditionnelles en termes de production d'énergie, mais ils sont moins chers et - parce qu'ils sont fabriqués (ou traités) sous forme liquide - peuvent être appliqués à une plus grande variété de surfaces.
Gan a détaillé les progrès des matériaux photovoltaïques organiques améliorés par plasmonique dans l'édition du 7 mai du journal Matériaux avancés . Les co-auteurs incluent Filbert J. Bartoli, professeur de génie électrique et informatique à l'Université Lehigh, et Zakya Kafafi de la National Science Foundation.
Actuellement, L'énergie solaire est produite soit avec des plaquettes de silicium polycristallin épaisses, soit avec des cellules solaires à couche mince composées de matériaux inorganiques tels que le silicium amorphe ou le tellurure de cadmium. Les deux sont chers à fabriquer, dit Gan.
Ses recherches portent sur les cellules solaires à couche mince, trop, mais contrairement à ce qui existe sur le marché, il utilise des matériaux organiques tels que des polymères et des petites molécules à base de carbone et moins chers.
« Par rapport à leurs homologues inorganiques, le photovoltaïque organique peut être fabriqué sur de grandes surfaces sur des substrats rigides ou souples devenant potentiellement aussi bon marché que la peinture, " dit Gan.
La référence à la peinture n'inclut pas de prix mais plutôt l'idée que les cellules photovoltaïques pourraient un jour être appliquées sur des surfaces aussi facilement que la peinture l'est sur des murs, il a dit.
Les cellules photovoltaïques organiques présentent des inconvénients. Ils doivent être minces en raison de leurs propriétés conductrices électroniques relativement faibles. Parce qu'ils sont minces et, Donc, sans matière suffisante pour absorber la lumière, elle limite leur absorption optique et conduit à un rendement de conversion de puissance insuffisant.
Leur efficacité de conversion de puissance doit être de 10 % ou plus pour être concurrentielle sur le marché, dit Gan.
Il s'agit d'une nouvelle génération de cellules solaires, y compris les cellules solaires organiques plasmoniques améliorées. Crédit :Wiley-VCH, Weinheim
Pour atteindre cette référence, Gan et d'autres chercheurs incorporent des nanoparticules métalliques et/ou des nanostructures plasmoniques à motifs dans des cellules photovoltaïques organiques. Les plasmons sont des ondes électromagnétiques et des électrons libres qui peuvent être utilisés pour osciller d'avant en arrière à travers l'interface des métaux et des semi-conducteurs.
Des études matérielles récentes suggèrent qu'ils réussissent, il a dit. Gan et les co-auteurs de l'article soutiennent que, à cause de ces percées, il devrait y avoir une attention renouvelée sur la façon dont les nanomatériaux et les stratégies plasmoniques peuvent créer des cellules solaires organiques à couche mince plus efficaces et abordables.
Gan poursuit ses recherches en collaborant avec plusieurs chercheurs de l'UB dont :Alexander N. Cartwright, professeur de génie électrique et de génie biomédical et vice-président de l'UB pour la recherche et le développement économique ; Mark T. Swihart, professeur de génie chimique et biologique à l'UB et directeur de la force stratégique de l'université dans les systèmes nanostructurés intégrés; et Hao Zeng, professeur agrégé de physique.
Gan est membre du groupe de recherche en génie électrique, optique et photonique de l'UB, qui comprend Cartwright, les professeurs Edward Furlani et Pao-Lo Liu, et Natalia Litchinitser, professeur agrégé.
Le groupe mène des recherches en nanophotonique, biophotonique, matériaux et dispositifs hybrides inorganiques/organiques, non linéaire et fibre optique, métamatériaux, nanoplasmonique, optofluidique, systèmes microélectromécaniques (MEMS), systèmes microélectromécaniques biomédicaux (BioMEMs), biodétection et traitement de l'information quantique.
