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La structure interne des matériaux polymères affecte l'efficacité des cellules solaires

2018-07-30
Selon EurekAlert !, une plateforme de partage de nouvelles scientifiques de l’Association américaine pour l’avancement des sciences (AAAS), une équipe internationale de scientifiques des matériaux de France, de Russie et du Kazakhstan a découvert que la structure interne des polymères cellules solaires. L'efficacité a été grandement améliorée. Cette dernière étude a été publiée dans le Journal of Materials Chemistry A.

Les panneaux solaires et les batteries sont les deux méthodes les plus prometteuses de production d'électricité dans le futur. En 2017, les panneaux solaires installés dans le monde ont une production totale de 400 GW. Le développement rapide de l'industrie solaire repose principalement sur la réduction continue des prix des batteries et l'amélioration continue de son efficacité.

L'introduction de nouveaux matériaux est un moyen d'améliorer les systèmes solaires. Dans les panneaux solaires, les composants de base nécessaires à la conversion de l’énergie lumineuse en énergie électrique sont les cellules photovoltaïques ou les cellules solaires, composées principalement de silicium polycristallin, une forme de silicium polycristallin de grande pureté. Il est entendu que les scientifiques sont à la recherche de matériaux alternatifs pour le polysilicium, et que les matériaux polymères organiques dotés de propriétés photovoltaïques figurent parmi les principaux candidats.

Les chercheurs disent que l'ajout d'atomes de fluor aux polymères peut augmenter l'efficacité des cellules solaires. Cette méthode, connue sous le nom de fluoration, a démontré une amélioration des performances du polymère photovoltaïque, mais les principes sont moins connus. La nouvelle étude clarifie l'impact positif de la fluoration sur l'efficacité de la batterie en modifiant la structure interne du matériau.

Après de nombreuses expériences, l'équipe de recherche a sélectionné des matériaux polymères organiques présentant de meilleures propriétés photovoltaïques et étudié leur microstructure. Après analyse aux rayons X, on a constaté que la structure interne du polymère était plus ordonnée. Dans le même temps, ses porteurs de charge moléculaire ont une meilleure fluidité, ce qui permet au matériau de mieux conduire l'électricité. Pour les cellules solaires, c'est un avantage considérable.

L'un des chercheurs, le professeur Dimitri Ivanov, chef du laboratoire des composites organiques fonctionnels à l'Institut de physique et de technologie de Moscou et directeur du Centre national français de la recherche scientifique, a déclaré: améliorer le rendement de la batterie. Niveaux d'énergie et développement de structures supramoléculaires permettant le transport de charges vers les électrodes.