La même qualité qui protège un imperméable contre les averses ou une casserole contre les aliments collants peut également augmenter les performances des cellules solaires, selon une nouvelle étude des ingénieurs de l'UNL.

Publié le 20 juillet dans la revue Communication Nature , l'étude a montré que la construction d'un type de cellule solaire organique sur une surface en plastique "non mouillante" la rendait 1,5 fois plus efficace pour convertir la lumière du soleil en électricité.

Les chercheurs ont utilisé la technique pour cultiver des cellules polycristallines, qui sont moins chers, plus rapides et plus faciles à produire que ceux fabriqués à partir d'un seul cristal. Pourtant, les cellules monocristallines ont traditionnellement bénéficié d'une meilleure efficacité, en partie parce qu'ils comportent beaucoup moins de grains, des fragments semblables à des pièces de puzzle microscopiques.

Les barrières entre ces grains réduisent l'efficacité des cellules en piégeant et en recombinant les électrons chargés négativement avec leurs "trous" chargés positivement, " qui produisent idéalement du courant électrique en migrant dans des directions opposées suite à leur séparation par la lumière solaire porteuse de photons.

L'auteur principal Jinsong Huang et son équipe ont cherché à réduire le nombre de ces barrières de drainage efficaces en augmentant la taille des grains eux-mêmes. Bien que la taille des grains soit généralement limitée à l'épaisseur d'une cellule solaire, L'équipe de Huang a découvert qu'une surface non mouillante lui permettait de fabriquer des grains jusqu'à huit fois plus gros que l'épaisseur de la cellule.

Comme le nom l'indique, une surface non mouillante fait que le liquide perle et ruisselle plutôt que de se répandre et d'absorber au contact. Huang et ses collègues ont découvert que ce type de surface agissait sur les joints de grains de manière similaire, accélérer leur mouvement et favoriser la formation de grains plus gros lorsqu'ils sont soumis à la chaleur.

"Nous avons trouvé que la différence est énorme, " dit Huang, a Susan J. Rosowski professeur agrégé de génie mécanique et des matériaux. "Lorsque vous avez deux petits grains fusionnés en un plus gros grain, ce qui se passe, c'est qu'une frontière se déplace réellement du (le milieu de deux grains) à la fin de l'un ou de l'autre. La facilité avec laquelle ces limites se déplacent déterminera à quelle vitesse ces grains peuvent fusionner et croître.

"Une surface non mouillante est glissante, comme lorsque vous versez de l'huile sur un sol. Il est plus facile pour le joint de grain de se déplacer car nous réduisons une partie de la force de traînée sur celui-ci. »

Cette qualité de glissement et de glissement a également limité la présence de particules appelées noyaux, qui agissent comme des graines à partir desquelles des grains de cristal germent lorsqu'un composé liquide se solidifie. La rareté relative de ces noyaux a naturellement conduit à la croissance de grains plus gros avec moins de joints, selon Huang.

L'utilisation de surfaces non mouillantes comme sites de fabrication pourrait également conduire à des améliorations dans d'autres technologies, l'étude a rapporté, éventuellement sous la forme de transistors plus rapides et de photodétecteurs plus sensibles.

« En ce qui concerne les propriétés électroniques, la cristallinité et la taille des grains déterminent beaucoup, " Huang a déclaré. "C'est donc une méthode simple avec beaucoup d'applications potentielles."