Il s'agit d'une image de microscopie électronique à balayage à émission de champ (FESEM) de graphène 3D structuré en nid d'abeille. Le nouveau matériau peut remplacer le platine dans les cellules solaires à colorant sans pratiquement aucune perte de capacité de production. Crédit :Hui Wang
L'un des types de cellules solaires les plus prometteurs présente quelques inconvénients. Un scientifique de l'Université technologique du Michigan a peut-être surmonté l'un d'entre eux.
Les cellules solaires à colorant sont minces, souple, facile à faire et très bon pour transformer le soleil en électricité. Cependant, un ingrédient clé est l'un des métaux les plus chers de la planète :le platine. Bien que seules de petites quantités soient nécessaires, à 1 $, 500 l'once, le coût du métal argenté est encore important.
Yun Hang Hu, le professeur Charles et Caroll McArthur de science et génie des matériaux, a développé un nouveau, matériau peu coûteux qui pourrait remplacer le platine dans les cellules solaires sans dégrader leur efficacité :le graphène 3D.
Le graphène ordinaire est une forme célèbre de carbone en deux dimensions, d'une épaisseur d'environ une molécule. Hu et son équipe ont inventé une nouvelle approche pour synthétiser une version 3D unique avec une structure en nid d'abeille. Faire cela, ils ont combiné de l'oxyde de lithium avec du monoxyde de carbone dans une réaction chimique qui forme du carbonate de lithium (Li
Les chercheurs ont déterminé que le graphène en nid d'abeille 3D avait une excellente conductivité et une activité catalytique élevée, élevant la possibilité qu'il puisse être utilisé pour le stockage et la conversion d'énergie. Ils ont donc remplacé la contre-électrode en platine d'une cellule solaire à colorant par une autre en graphène en nid d'abeille 3D. Ensuite, ils ont mis la cellule solaire au soleil et mesuré son rendement.
La cellule avec la contre-électrode en graphène 3D a converti 7,8% de l'énergie solaire en électricité, presque autant que la cellule solaire conventionnelle utilisant du platine coûteux (8 pour cent).
La synthèse du graphène en nid d'abeille 3D n'est ni coûteuse ni difficile, dit Hu, et en faire une contre-électrode n'a posé aucun défi particulier.
L'article décrivant le travail, "Le graphène structuré en nid d'abeille 3D et sa haute efficacité en tant que catalyseur de contre-électrode pour les cellules solaires à colorant, " co-écrit par Hu, Hui Wang, étudiant diplômé en technologie du Michigan, Franklin Tao de l'Université de Notre-Dame, Dario J. Stacchiola du Brookhaven National Laboratory et Kai Sun de l'Université du Michigan, a été publié en ligne le 29 juillet dans la revue Angewandte Chemie Édition Internationale .
