Les nanotubes de carbone deviennent de plus en plus attractifs pour les cellules solaires photovoltaïques en remplacement du silicium. Des chercheurs de l'Université d'Umeå en Suède ont découvert que le placement contrôlé des nanotubes de carbone dans des nano-structures améliore considérablement les performances électroniques. Leurs résultats révolutionnaires sont publiés dans la prestigieuse revue Matériaux avancés .

nanotubes de carbone, NTC, sont des cylindres nanométriques unidimensionnels faits d'atomes de carbone qui possèdent des propriétés très uniques. Par exemple, ils ont une résistance à la traction très élevée et une mobilité électronique exceptionnelle, ce qui les rend très attractifs pour la prochaine génération d'appareils électroniques organiques et à base de carbone.

Il existe une tendance croissante à utiliser des matériaux nanostructurés à base de carbone comme composants dans les cellules solaires. En raison de leurs propriétés exceptionnelles, les nanotubes de carbone devraient améliorer les performances des cellules solaires actuelles grâce à un transport de charge efficace à l'intérieur du dispositif. Cependant, afin d'obtenir les meilleures performances pour les applications électroniques, les nanotubes de carbone doivent être assemblés en un réseau bien ordonné de nanotubes interconnectés. Malheureusement, les méthodes conventionnelles utilisées aujourd'hui sont loin d'être optimales, ce qui entraîne de faibles performances de l'appareil.

Dans une nouvelle étude, une équipe de physiciens et de chimistes de l'Université d'Umeå ont uni leurs forces pour produire des réseaux de nanotubes de carbone nano-ingénierie dotés de nouvelles propriétés.

Pour la première fois, les chercheurs montrent que les nanotubes de carbone peuvent être intégrés dans des architectures de réseaux complexes, et avec des dimensions contrôlées à l'échelle nanométrique à l'intérieur d'une matrice polymère.

"Nous avons découvert que les nano-réseaux résultants possèdent une capacité exceptionnelle à transporter des charges, jusqu'à 100 millions de fois plus élevé que les réseaux aléatoires de nanotubes de carbone précédemment mesurés produits par des méthodes conventionnelles, " dit le Dr David Barbero, chef du projet et professeur assistant au Département de physique de l'Université d'Umeå.

Le haut degré de maîtrise du procédé permet de produire des réseaux de nanotubes très performants avec une très faible quantité de nanotubes par rapport aux autres procédés classiques, réduisant ainsi fortement les coûts des matériaux.

Dans une étude précédente ( Lettres de physique appliquée , Tome 103, Numéro 2, 021116 (2013)), l'équipe de recherche de David R. Barbero a déjà démontré que des réseaux nano-ingénierie peuvent être produits sur des électrodes transparentes minces et flexibles qui peuvent être utilisées dans des cellules solaires flexibles. Ces nouveaux résultats devraient accélérer le développement de la prochaine génération de cellules solaires flexibles à base de carbone, qui sont à la fois plus efficaces et moins coûteux à produire.