La prochaine grande avancée en photovoltaïque
La maîtrise des propriétés des excitons offre la capacité de guider l'énergie à l'échelle nanométrique. En particulier, les excitons n'ont pas de charge nette et peuvent être divisés ou combinés. Des chercheurs ont voulu exploiter cette souplesse pour générer des porteurs multiples dans des piles solaires sensibles de point quantique (QDSSC) avec un rendement supérieur à celui des piles solaires au silicium traditionnelles. Analogues aux piles solaires sensibles à la teinture, les QDSSC font partie de la catégorie des piles solaires excitoniques. Le projet F-LIGHT (Förster resonant energy transfer for high efficiency quantum dot solar cells), financé par l'UE, avait pour objectif de démontrer que des collecteurs de lumière conçus de manière adaptée permettent d'améliorer le rendement de conversion énergétique en régulant la dynamique des excitons. L'équipe F-LIGHT a ajouté des paires donateur-accepteur composées de molécules de teinture disponibles dans le commerce et de points quantiques colloïdaux et non-colloïdaux. L'objectif était d'exploiter le processus de transfert d'énergie résonante de Förster. Le composant donateur peut absorber des photons à haute énergie et transférer de manière efficace l'énergie à l'absorbeur primaire ancré (accepteur). Les chercheurs ont synthétisé de nouveaux nanomatériaux composites qui augmentent la collecte de charge et inhibent la recombinaison de charge dans la photo-anode basée sur des oxydes des piles solaires excitoniques. Ils ont en outre développé des points quantiques composites et étudié dans le détail leurs propriétés optiques avant et après greffe avec les oxydes. Les recherches du projet F-LIGHT sur le traitement des oxydes nanostructurés et des points quantiques ont fourni des informations intéressantes sur les phénomènes physiques qui se produisent sur les QDSSC. Les résultats du projet pourront servir de base à la réalisation pratique de QDSSC de troisième génération, qui devraient permettre de résoudre le problème du faible rendement énergétique des piles solaires excitoniques.
Mots‑clés
Photovoltaïque, collecte d'excitons, conversion énergétique, piles solaires sensibles de point quantique, F-LIGHT
