Dans la famille des panneaux photovoltaïques, les panneaux dits organiques ouvrent de nouvelles perspectives. Une équipe de chercheurs publie ses récentes découvertes.
Souples et moins coûteux à produire que les panneaux en silicium, les panneaux organiques peuvent être posés sur des formes courbes. Mais pour l'instant, leur rendement plafonne à 10%, là où les panneaux en silicium monocristallin atteignent déjà 15 à 17%.
Les scientifiques et les industriels ont donc cherché à améliorer leur rendement, un peu en aveugle, faute de comprendre le mécanisme de production d'électricité dans ces panneaux. Tout devrait bientôt changer.
En effet, des chercheurs de l'Université de Montréal, de l'Imperial College London et de l'Université de Chypre ont déterminé comment les rayons de lumière excitent les structures chimiques des panneaux solaires organiques, leur permettant de produire des charges électriques.
Une découverte canadienne
Selon Françoise Provencher, principale auteur de l'étude, « ces conclusions sont d'une grande importance pour la compréhension des mécanismes fondamentaux, à l'échelle moléculaire, de tous les systèmes de conversion de l'énergie solaire ».
Les conclusions des travaux ont été publiées le 2 juillet dans la revue scientifique Nature Communications. Selon Sophia Hayes de l'Université de Chypre, également auteur de l'étude, « dans ces dispositifs solaires organiques, l'absorption de la lumière entraîne la formation simultanée d'un électron et d'une espèce chargée positivement.
Afin de produire de l'électricité, ces deux espèces doivent se séparer et l'électron doit migrer loin de la charge positive. Si l'électron ne peut s'éloigner assez rapidement, les deux charges positive et négative se recombinent et le processus ne produit pas d'électricité » poursuit la chercheuse.
« L'efficacité générale des dispositifs solaires organiques dépend donc du nombre de paires de charges qui se recombinent par rapport à celles qui se séparent », termine la scientifique.
Tout dépend de la vitesse de réaction
Le travail de l'équipe a permis de tirer deux importantes conclusions. D'abord, ils ont découvert qu'une fois l'électron libéré du centre positif, le réarrangement moléculaire rapide doit réassembler les produits finaux en environ 300 femtosecondes (0,0000000000003 s).
Une femtoseconde correspond à un quadrillième de seconde : une femtoseconde est à une seconde ce que la seconde est à 3,7 millions d'années. La promptitude et la vitesse favorisent et aident à maintenir la séparation de charge.
Ensuite, les chercheurs ont noté que tous les processus de réorganisation moléculaire à la suite de la séparation de charge initiale doivent être extrêmement petits. Plus les distances sont courtes, meilleur est le rendement.
De prochaines recherches
« Nos conclusions ouvrent la voie pour d'autres recherches qui permettront de comprendre les différences entre les systèmes organiques qui produisent des cellules solaires efficaces et les systèmes qui devraient présenter la même efficacité, mais qui n'ont pas un aussi bon rendement.
Il ne fait aucun doute qu'une meilleure compréhension de ce qui fonctionne bien et moins bien, permettra la conception de panneaux solaires améliorés », affirme Carlos Silva, de l'Université de Montréal, auteur en chef de l'étude.
Source : batirama.com / Pascal Poggi