Des physiciens de l'université ITMO ont découvert une nouvelle façon d'utiliser des matériaux transparents danscellules solairestout en préservant leur efficacité. Cette nouvelle technologie repose sur des méthodes de dopage qui modifient les propriétés des matériaux par l'ajout d'impuretés, sans nécessiter d'équipements spécialisés coûteux.

Les résultats de cette recherche ont été publiés dans ACSApplied Materials & Interfaces (« Ion-gated small molecule OPVs: Interfacial doping of charge collectors and transport layers »).

L'un des défis les plus fascinants de l'énergie solaire réside dans le développement de matériaux photosensibles transparents en couches minces. Ce film peut être appliqué sur des fenêtres ordinaires pour produire de l'énergie sans altérer l'esthétique du bâtiment. Cependant, la mise au point de cellules solaires alliant haut rendement et bonne transmission lumineuse demeure très complexe.

Les cellules solaires classiques à couches minces possèdent des contacts arrière métalliques opaques qui captent davantage de lumière. Les cellules solaires transparentes utilisent des électrodes arrière laissant passer la lumière. Dans ce cas, une partie des photons est inévitablement perdue lors de leur passage, ce qui dégrade les performances du dispositif. « De plus, la fabrication d'une électrode arrière aux propriétés adéquates peut s'avérer très coûteuse », explique Pavel Vorochilov, chercheur à l'École de physique et d'ingénierie de l'Université ITMO.

Le problème du faible rendement est résolu par le dopage. Cependant, garantir l'incorporation correcte des impuretés dans le matériau exige des méthodes complexes et un équipement coûteux. Des chercheurs de l'université ITMO ont proposé une technologie moins onéreuse pour créer des panneaux solaires « invisibles » : elle utilise des liquides ioniques pour doper le matériau, modifiant ainsi les propriétés des couches traitées.

« Pour nos expériences, nous avons utilisé une cellule solaire à base de petites molécules sur laquelle nous avons fixé des nanotubes. Ensuite, nous avons dopé ces nanotubes à l'aide d'une grille ionique. Nous avons également traité la couche de transport, qui permet aux charges de la couche active d'atteindre l'électrode. Nous avons pu réaliser ces opérations sans chambre à vide et en conditions ambiantes. Il nous a suffi de déposer quelques gouttes de liquide ionique et d'appliquer une faible tension pour obtenir les performances souhaitées », a ajouté Pavel Vorochilov.

En testant leur technologie, les scientifiques ont réussi à augmenter significativement le rendement de la batterie. Les chercheurs pensent que cette même technologie pourrait être utilisée pour améliorer les performances d'autres types de cellules solaires. Ils prévoient maintenant d'expérimenter avec différents matériaux et d'améliorer la technique de dopage elle-même.