Photovoltaïque, oubliez le silicium : le nouveau système de captation de la lumière par colorants garantit un rendement de près de 40 %

Des scientifiques de Würzburg ont créé un nouveau système de collecte de lumière qui absorbe toute la lumière visible, rendant les technologies solaires plus efficaces et plus légères que les semi-conducteurs inorganiques traditionnels

Les chercheurs deUniversité de Wurtzbourg ont développé un système révolutionnaire de récupération de la lumière qui pourrait transformer notre façon d'utiliserénergie solaire. Ce système innovant utilise des colorants spéciaux pour absorber une quantité surprenante d'énergie lumineuse en une couche très fine.

Pour transformer la lumière du soleil en énergie, vous avez besoin d’un système capable de capter efficacement le rayonnement. Ce système devrait pouvoir absorber tout le spectre visibletout comme le font les plantes et les bactéries photosynthèse. Les plantes et les bactéries utilisent des structures très complexes pour capter un large spectre. Ces structures nécessitent de nombreux types de colorants différents pour transmettre l’énergie collectée et la concentrer en un point central.

Les systèmes de récupération d’énergie actuellement disponibles présentent certaines limites. Par exemple, les semi-conducteurs inorganiques tels que silicium ils peuvent absorber une large gamme de rayonnements, mais le font faiblement. Pour récolter suffisamment d’énergie, des couches très épaisses de silicium sont nécessaires, ce qui rend les cellules solaires lourdes et volumineuses.

Les colorants organiques utilisés dans les cellules solaires sont beaucoup plus fins, avec une épaisseur d'environ 100 nanomètres. Cependant, ils ne peuvent absorber qu’une partie limitée du spectre, ce qui les rend moins efficaces.

Des chercheurs de l'Université de Würzburg en Allemagne ont développé un nouveau système de récupération d'énergie beaucoup plus efficace. Ce système, décrit dans la revue « Chem », absorbe le rayonnement sur tout le spectre visible, comme le font les semi-conducteurs inorganiques, mais utilise des colorants organiques qui absorbent bien mieux l'énergie, comme l'explique le professeur. Frank Würthner de JMU :

Notre système a une structure similaire à celle des semi-conducteurs inorganiques, il absorbe donc tout le rayonnement visible. Il utilise également des colorants organiques qui ont une grande capacité d’absorption. Il peut donc collecter beaucoup d’énergie en une fine couche, à l’instar des systèmes de collecte de lumière naturelle.

Quatre colorants dans un agencement astucieux

Le nouveau système de récupération d'énergie de Würzburg utilise quatre colorants mérocyanines différents, disposés et empilés de manière très compacte. Cet agencement complexe permet un transport d’énergie ultra-rapide et efficace au sein du système. Les chercheurs ont appelé le prototype du nouveau système URPB. Les lettres représentent les longueurs d'onde du rayonnement absorbées par les quatre colorants : U pour ultraviolet, R pour rouge, P pour violet, B pour bleu.

Pour démontrer l'efficacité du nouveau système, les chercheurs ont mesuré la quantité d'énergie émise sous forme de fluorescence. Cette méthode vous permet de comprendre combien d'énergie a été collectée par le système. Le résultat est surprenant : le système convertit 38% de l'énergie rayonnée en fluorescence, tandis que les quatre colorants à eux seuls n'atteignent qu'entre 1 % et 3 %. La bonne combinaison et la bonne disposition des molécules de colorant font une grande différence.

Source: Université de Wurtzbourg