(Phys.org) - Obtenir le blues est rarement une expérience souhaitable - à moins que vous ne soyez une cellule solaire, C'est.

Des scientifiques de l'Argonne National Laboratory du département de l'Énergie des États-Unis et de l'Université du Texas à Austin ont développé ensemble un nouveau matériau peu coûteux qui a le potentiel de capter et de convertir l'énergie solaire, en particulier de la partie la plus bleue du spectre, beaucoup plus efficacement que jamais.

La plupart des cellules solaires simples gèrent ces teintes bleutées du spectre électromagnétique de manière inefficace. En effet, les photons bleus (particules de lumière entrantes qui frappent la cellule solaire) ont en fait un excès d'énergie qu'une cellule solaire conventionnelle ne peut pas capturer.

"Les photons d'énergies différentes envoient des électrons de différentes quantités, " a déclaré Brian Korgel, professeur à l'Université du Texas. " Certains photons arrivent avec plus d'énergie que la cellule n'est optimisée pour en gérer, et donc une grande partie de cette énergie est perdue sous forme de chaleur."

En raison de cette limite, les scientifiques pensaient à l'origine que de simples cellules solaires ne seraient jamais capables de convertir plus d'environ 34 % du rayonnement solaire entrant en électricité. Cependant, il y a une dizaine d'années, les chercheurs ont vu le potentiel d'un seul photon de haute énergie pour stimuler plusieurs « excitons » (paires d'un électron et d'un partenaire chargé positivement appelé « trou ») au lieu d'un seul. "Ce fut une découverte très excitante, mais nous étions toujours sceptiques quant à la possibilité d'extraire les électrons du matériau, " a déclaré Korgel.

Dans leur étude, Korgel et son équipe ont utilisé un équipement spectroscopique spécialisé au Centre des matériaux à l'échelle nanométrique d'Argonne pour examiner la génération de multiexcitons dans le séléniure de cuivre et d'indium, un matériau étroitement lié à un autre film mince plus couramment produit qui détient le record du semi-conducteur à film mince le plus efficace. "C'est l'une des premières études réalisées sur la génération d'excitons multiples dans un matériau aussi familier et peu coûteux, " a déclaré le nanoscientifique d'Argonne Richard Schaller.

"Les techniques spectroscopiques d'Argonne ont joué un rôle essentiel dans la détection des multiexcitons, " a déclaré Korgel. " Ce genre de mesures ne peut pas être fait à beaucoup d'endroits. "

Afin de déposer des couches minces du matériau nanocristallin, les chercheurs ont utilisé un procédé connu sous le nom de "durcissement photonique, " qui implique le chauffage et le refroidissement en une fraction de seconde de la couche supérieure du matériau. Ce processus de durcissement empêche non seulement la fusion du verre qui contient les nanocristaux, mais vaporise également des molécules organiques qui inhibent l'extraction d'excitons multiples.

Bien que l'étude prouve principalement que l'augmentation de l'efficacité fournie par l'extraction d'excitons multiples est possible dans les matériaux de production de masse, le principal obstacle sera d'incorporer ces matériaux dans des appareils réels.

"Le Saint Graal de notre recherche n'est pas nécessairement d'augmenter les efficacités aussi haut qu'elles peuvent théoriquement aller, mais plutôt de combiner des gains d'efficacité au type de technologies d'impression ou de traitement rouleau à rouleau à grande échelle qui nous aideront à réduire les coûts, " a déclaré Korgel.