Les cellules solaires sensibilisées aux colorants utilisées dans des conditions de faible luminosité pourraient être plus performantes grâce à une meilleure compréhension du rôle que jouent les additifs dans l’optimisation des électrolytes.
Les ordinateurs portables et les téléphones mobiles, entre autres appareils, pourraient être chargés ou alimentés à l’intérieur, à l’abri de la lumière directe du soleil, à l’aide de cellules solaires à colorant (DSC), qui ont atteint des rendements allant jusqu’à 34 % à 1 000 lux à partir d’une lampe fluorescente.
Des électrolytes à base de cuivre contenant diverses combinaisons d’additifs ont été utilisés pour atteindre ces rendements, avec des résultats variables à ce jour.
L’interaction de ces additifs avec les espèces de cuivre présentes dans l’électrolyte a été une source de préoccupation au cours des dernières années, et les progrès ont été sapés par un manque de compréhension de l’effet réel des différents additifs.
Aujourd’hui, les recherches financées par le Centre australien pour le photovoltaïque avancé (ACAP) et soutenues par le Centre d’excellence ARC en science des excitons, ont démontré l’importance cruciale des molécules 4-tert-butylpyridine (tBP) et 1-méthyl-benzimidazole (NMBI) en tant qu’additifs optimaux pour maximiser la performance des médiateurs redox du cuivre.
Les résultats ont été publiés dans la revue Advanced Energy Materials.
L’analyse par diffraction des rayons X, l’absorption et la spectroscopie de résonance magnétique nucléaire ont été utilisées pour trouver la combinaison d’additifs qui supprime le plus efficacement les pertes par recombinaison, ce qui a permis d’améliorer les performances des cellules solaires.
Le Dr Sebastian Fürer, premier auteur associé de l’Université Monash et d’Exciton Science, a déclaré Les chercheurs étaient auparavant un peu inquiets car la tBP peut interagir avec les complexes de cuivre et tout le monde disait : « Essayons de l’éviter ». Les gens pensaient que cela était préjudiciable aux performances des cellules solaires, mais nous avons examiné la question de plus près.
« Nous avons en fait découvert qu’il est vraiment important de la garder à l’intérieur car elle réduit l’un des principaux mécanismes de perte.«
« C’est une découverte vraiment passionnante. Donc, à partir de maintenant, les gens doivent penser à cette interaction afin d’avoir des rendements élevés pour ces dispositifs« .
Selon Sebastian, l’utilisation du bon additif dans les nouveaux médiateurs d’oxydoréduction en cuivre est susceptible de devenir la norme dans les futurs efforts visant à améliorer les performances de la DSC.
« Vous ne pouvez pas l’ignorer, car la cellule solaire passe d’un rendement de 9 % à moins de 1 %. C’est vraiment une énorme différence« , a-t-il déclaré.
« Au lieu d’essayer d’éviter cette interaction, pour l’avenir, les chercheurs devront s’assurer que cette interaction se produise, mais seulement de manière bénéfique. Nous avons examiné toutes les différentes parties et résolu une grande question. Les résultats sont très concluants« .
Rebecca Milhuisen, également de l’université de Monash, a ajouté : « Nos résultats identifient des mécanismes de perte de performance cruciaux et constituent un pas de plus vers le développement de matériaux de transport de charge à faible coût pour la prochaine génération de cellules solaires« .
L’auteur principal, le professeur Udo Bach, de l’université Monash, estime que les résultats permettront aux chercheurs de concevoir et de créer avec succès une nouvelle génération de matériaux plus efficaces.
« Les cellules solaires imprimables à faible coût et sensibles aux colorants ont connu une augmentation considérable de leur efficacité au cours des dernières années« , a-t-il déclaré.
« Cette augmentation a été principalement alimentée par l’incorporation de nouveaux composés à base de cuivre qui aident à la séparation des charges photo-générées. »
« Dans notre article, nous révélons des détails jusqu’alors inconnus sur l’interaction de ces composés avec d’autres additifs dans la cellule, qui sont la clé de leurs performances exceptionnelles. »
« Grâce à ces nouvelles connaissances, nous pouvons maintenant concevoir la prochaine génération de matériaux de transport de charges à base de cuivre qui devrait être encore plus efficace« .
