(Phys.org) —Atteindre un équilibre entre une fabrication à faible coût et un rendement élevé est la clé du succès futur des cellules solaires. Au cours des dernières années, les chercheurs ont travaillé sur le développement de méthodes peu coûteuses pour fabriquer des cellules solaires. L'une des méthodes les plus prometteuses est le traitement de la solution.

Dans un nouveau journal, Dr Joël van Embden, et al., du CSIRO Science et Génie des Matériaux, Australie, ont utilisé une méthode de traitement de solution à faible coût pour fabriquer des cellules solaires à base de nanocristaux à partir d'encres à nanocristaux polaires sans danger pour l'environnement.

Alors que les précédentes cellules solaires fabriquées à partir de nanocristaux nécessitaient l'utilisation de solvants hautement toxiques ou contenant de fortes concentrations de contaminants organiques, dans la nouvelle étude, les chercheurs ont pu utiliser bon marché, solvants non dangereux à la place, tels que les alcools simples. Même à ce stade précoce de leur développement, les cellules solaires présentent des rendements allant jusqu'à 7,7 % et semblent être des candidats prometteurs pour de futures applications commerciales.

"La plus grande importance de notre travail est qu'il prouve la capacité de prendre des matériaux bon marché et de les transformer en cellules solaires efficaces en utilisant des méthodes évolutives et des liquides respectueux de l'environnement, " a déclaré van Embden Phys.org .

Comme les chercheurs l'expliquent dans leur article, l'adoption éventuelle de cellules solaires traitées en solution par le marché des énergies renouvelables dépend à la fois de la capacité à synthétiser les dispersions d'« encre » semi-conductrices requises à l'aide de solutions évolutives, méthodes peu coûteuses, ainsi que le traitement de ces encres dans des dispositifs utilisant des chimie bénigne. Les nouvelles cellules solaires à base de nanocristaux relèvent ces deux défis. Par ailleurs, la couche absorbant la lumière de ces cellules est constituée de nanocristaux composés du peu coûteux, matériaux abondants en terre cuivre, zinc, l'étain et le soufre.

Les chercheurs ont fabriqué "l'encre solaire" en modifiant la chimie de surface des nanocristaux pour lui conférer une polarité élevée. Cette polarité élevée a été obtenue en collant des molécules organiques spécialisées appelées ligands sur la surface du nanocristal.

Les encres à nanocristaux ont ensuite été déposées sur des substrats de verre conducteur et traitées avec de la vapeur de sélénium en utilisant un processus appelé sélénisation. Ce procédé transforme le film nanocristallin en un film microcristallin, ce qui améliore considérablement la réponse des films à la lumière. Cependant, le degré de croissance des grains induit par ce processus de sélénisation est actuellement limité. Les chercheurs s'attendent à ce que cette limitation soit le défi le plus important auquel sont confrontées les cellules solaires à base de nanocristaux.

L'orientation future de cette recherche réside dans l'amélioration de l'efficacité des appareils en adaptant la composition de l'encre nanocristalline. Les encres polaires permettent d'inclure des dopants bénéfiques et des additifs favorisant la croissance. Ce développement ouvre la porte à des formulations d'encre complexes qui devraient convenir à l'impression de cellules solaires de nouvelle génération.

« Nous sommes en train de développer des encres à nanocristaux multi-composants, qui contiennent divers additifs, chacun avec son propre rôle à jouer dans l'amélioration de l'efficacité de la cellule solaire finale, " a déclaré van Embden.

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