Les cellules solaires amorphes dotées de la technologie FIDO sont plus efficaces, stables et légères. Crédit : Yutaka Matsuo
Un nouveau matériau appelé fullerène indanones (FIDO) a été créé par une équipe de recherche japonaise, offrant une durabilité et une efficacité améliorées pour les cellules solaires de nouvelle génération, avec des applications potentielles s’étendant aux photodiodes et photodétecteurs organiques.
Un groupe dirigé par des chercheurs de Université de Nagoya au Japon a créé un matériau à base de fullerène indanones (FIDO), qui promet d’améliorer la durabilité des cellules solaires de nouvelle génération. La durabilité a été l’un des plus grands obstacles à leur application pratique et à leur commercialisation. Les chercheurs ont publié leurs résultats dans le Journal de l’American Chemical Society.
Cellules solaires pérovskites : l’avenir de l’énergie solaire
La prochaine génération de cellules solaires utilisera probablement des cellules à base de pérovskite. Ces cellules à base de cristaux sont très efficaces, générant même de l’électricité à l’intérieur dans des conditions de faible luminosité. Elles sont également plus légères et plus flexibles que les cellules solaires au silicium classiques. Ils conviennent donc mieux à une installation sur des surfaces verticales, telles que les fenêtres et les murs.
Le rôle du fullerène dans l’innovation solaire
Bon nombre des propriétés uniques de ces cellules solaires proviennent du fullerène (C60). Sa forme unique, qui ressemble à un ballon de football, rend le fullerène immédiatement reconnaissable. Les fullerènes sont à base de carbone semi-conducteurs qui peuvent canaliser les électrons pour créer de l’énergie, ce qui les rend essentiels à l’électronique organique. Les chercheurs peuvent attacher des molécules organiques aux fullerènes pour améliorer leur fonction électronique, créant ainsi des dérivés aux propriétés différentes.
Présentation du FIDO : un matériau stable et efficace
Le groupe dirigé par le professeur Yutaka Matsuo des Institutes of Innovation for Future Society a ajouté de l’indanone au fullerène pour créer des FIDO. L’indanone est un composé utile dans les réactions. Il possède une structure unique d’anneaux fusionnés qui créent de fortes liaisons carbonées entre le fullerène et la partie benzénique de l’indanone. Cela crée un arrangement avec une excellente stabilité même lorsqu’il est chauffé.
Avancées dans la technologie des matériaux amorphes
En utilisant FIDO, Matsuo et ses collaborateurs ont contrôlé le film pour créer un matériau amorphe au lieu du matériau cristallin plus courant que l’on trouve dans les cellules solaires en silicium actuellement utilisées. Les matériaux amorphes ont une structure plus aléatoire que les cristaux soigneusement organisés. Ce caractère aléatoire permet de concevoir des films amorphes pour qu’ils aient des propriétés spécifiques en ajustant les conditions de dépôt et en adaptant les caractéristiques électriques du film pour répondre aux exigences de la technologie des cellules solaires.
Lorsqu’ils ont comparé leur nouvelle technologie avec un film standard, ils ont constaté que leur nouveau film présentait de nombreux avantages. Contrairement au film conventionnel, il était plus efficace et plus stable, et ces propriétés ne se dégradaient pas. Il est important de noter qu’il n’y a eu aucune diminution de l’efficacité de la conversion.
De larges implications pour la technologie photovoltaïque
« Notre film amorphe ne cristallise pas lors du chauffage et présente une excellente stabilité morphologique », a déclaré Matsuo. « Le problème des films est que lorsqu’ils sont chauffés à 150°C, le degré de cristallisation augmente. Notre film nouvellement développé est un film mince amorphe après dépôt et reste amorphe même lorsqu’il est chauffé.
Le groupe voit une gamme d’utilisations pour leur technique. « Ces dérivés de fullerène devraient être utilisés non seulement pour les cellules solaires à pérovskite, mais également pour les éléments de conversion photoélectrique, tels que les photodiodes organiques et dans les photodétecteurs organiques », a déclaré Matsuo. « Les photodétecteurs organiques contribuent à la haute résolution des capteurs d’imagerie des appareils photo et seront utilisés pour l’authentification des empreintes digitales sur les écrans des smartphones, permettant le déverrouillage à partir de n’importe quelle partie de l’écran touchée par un doigt. »
