Un matériau hybride organique-inorganique pourrait être l'avenir de technologies plus efficaces pouvant générer de l'électricité à partir de la lumière ou de la chaleur ou d'appareils émettant de la lumière à partir de l'électricité.

Le professeur adjoint du FAMU-FSU College of Engineering Shangchao Lin a publié un nouvel article dans la revue ACS Nano qui prédit comment un matériau hybride organique-inorganique appelé pérovskites aux halogénures organométalliques pourrait être plus flexible mécaniquement que le silicium existant et d'autres matériaux inorganiques utilisés pour les cellules solaires, dispositifs thermoélectriques et diodes électroluminescentes.

Dans une étude distincte, Lin a découvert qu'ils pourraient également être plus économes en énergie.

"Nous abordons cela d'un point de vue théorique, ", a déclaré Lin. "Personne n'a vraiment examiné les propriétés mécaniques et thermiques de ce nouveau matériau et comment il pourrait être utilisé."

Grâce à des simulations mathématiques, Lin a découvert que les pérovskites hybrides organiques-inorganiques devraient être extrêmement malléables et flexibles. Bien que de nombreux chercheurs se soient penchés sur les pérovskites pour les technologies énergétiques, ils ne pensaient pas qu'ils étaient viables pour certains appareils en raison de leur structure cristalline. Les scientifiques pensaient qu'ils se briseraient s'ils étaient utilisés pour quelque chose comme un panneau solaire.

Cependant, Lin a découvert que les pérovskites hybrides devraient se fracturer lentement à travers une transition cristalline à amorphe, ce qui les rendrait très tolérants aux dommages.

Avant défaillance mécanique, ils pourraient absorber deux fois plus d'énergie élastique du chargement externe que les matériaux actuellement utilisés dans les appareils électroniques, comme le silicium et l'arséniure de gallium.

Dans un précédent article publié dans la revue Matériaux fonctionnels avancés , Lin et son équipe ont prédit que les pérovskites hybrides possèdent une très faible conductivité thermique en raison de la composante organique. Cela pourrait en faire des matériaux idéaux pour la conversion d'énergie thermoélectrique à haut rendement.

Spécifiquement, ses travaux suggèrent que les pérovskites hybrides sont deux fois plus efficaces que le matériau thermoélectrique de pointe actuel, tellurure de bismuth, ce qui est très coûteux et composé d'éléments de terres rares.

"L'incroyable efficacité de conversion d'énergie trouvée dans les pérovskites hybrides l'a placé à la frontière de la découverte de matériaux, " dit Lin. " Encore plus excitant, les cellules solaires hybrides à base de pérovskites sont quatre fois plus efficaces, en termes de rendement quantique, que ceux à base de polymère. Ils sont aussi aussi efficaces que le courant, Les cellules solaires traditionnelles à base de silicium, mais sont beaucoup plus flexibles et moins chères à fabriquer à partir d'une phase de solution grâce à une procédure très similaire à l'impression à jet d'encre. »

Lin espère suivre ces deux études en faisant équipe avec des chimistes expérimentateurs, des scientifiques des matériaux et des ingénieurs d'appareils qui pourraient mettre son cadre théorique à l'épreuve.

« Les matériaux de calcul par conception seront un puissant outil de prédiction que les chercheurs de l'USF et d'autres universités et industries pourront utiliser à mesure qu'ils progressent dans ce domaine, " il a dit.