Stimuler l'efficacité des piles solaires excitoniques
Représentant une technologie émergente dans le domaine du PV, PVO offre le potentiel de convertir l'énergie solaire en électricité à moindre coût. Toutefois, les faibles efficacités de conversion d'énergie et les limites d'efficacité restent des obstacles importants à l'amélioration de la mise en application du marché à grande échelle. Le projet IQEOPV financé par l'UE (Internal quantum efficiency limitations in organic photovoltaics) a étudié les processus de photo-génération et de recombinaison des transporteurs de charge pour finalement optimiser les performances PVO. Par le biais d'études détaillées, les scientifiques ont collecté des informations sur la dépendance à la tension des piles sur la recombinaison. Proportionnel à la tension, le facteur d'idéalité de la diode a été déterminé pour un ensemble de piles solaires organiques sur une large gamme de concentrations et de températures des transporteurs de charge. Les chercheurs de l'équipe ont découvert que la tension du circuit ouvert pour de nombreux matériaux à haute bande dévie du comportement logarithmique attendu lors de l'approche de de courants élevés ou d'intensités légères. La recombinaison de surface qui se produit à l'électrode était probablement responsable de cette déviation de tension. En outre, cette perte de tension était associée à une transition non radiative à l'électrode. Le polymère et les matériaux de fullerène utilisés dans les PVO ont montré affecter grandement l'énergie de l'absorption et le déclenchement d'énergie de la recombinaison radiative. Cela limite considérablement les performances des piles solaires étant donné que la photo-tension reste bien inférieure à la limite supérieure. L'énergie de relaxation des transporteurs de charge dans les états de transfert de charge s'est révélée en grande partie responsable de cette perte de tension. Les scientifiques ont découvert un nouveau type de pile solaire qui peut réaliser de bonnes performances PV – efficacité radiative – basées sur des matériaux organiques et inorganiques. Ces piles solaires hybrides ouvrent une nouvelle voie pour la production de PV de grande échelle avec une recombinaison parasite considérablement inférieure et une tension de circuit ouvert et une efficacité de conversion d'énergie supérieures. Les PVO purs doivent surmonter d'importants obstacles avant de pouvoir contribuer à la production d'énergie renouvelable. Malgré la possibilité de facilement fabriquer des piles solaires à grande échelle à moindre coût, leur structure souple limite leur potentiel pour atteindre des efficacités de conversion d'énergie très élevées. Des recherches supplémentaires sont nécessaires pour surmonter ce problème.
Mots‑clés
Piles solaires, photovoltaïque, mécanismes de perte, photovoltaïque organique, rendement quantique
