Le Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), l’Institut de Chimie et Procédés de l’Energie, de l’Environnement et de la Santé (ICPEES) et l’Institut de Physique et de Chimie des Matériaux de Strasbourg (IPCMS) ont coopéré avec la société de recherche française Icube pour améliorer les propriétés photovoltaïques d’un polymère semi-conducteur en modifiant sa structure moléculaire.
Dans une étude publiée l’année dernière dans le Journal of Materials Chemistry, les chercheurs affirment avoir mesuré une efficacité supérieure à 10% pour une cellule organique incorporant cette innovation.
Dans le cadre de leurs recherches, les chercheurs ont mis en évidence les liens subtils qui existent entre la structure moléculaire de l’un des composants essentiels de la couche active, un polymère donneur d’électrons, et l’efficacité de conversion énergétique de la cellule solaire organique.
Les auteurs de l’étude ont découvert que deux paramètres essentiels contribuaient à l’efficacité cellulaire : la variation systématique de la proportion d’atomes de fluor dans la chaîne principale du polymère et la longueur et le volume des chaînes aliphatiques.
L’étude a confirmé que la présence d’atomes de fluor augmente la cohésion entre les chaînes de polymères et favorise le transport des charges entre ses différents « plans ». Elle a également montré que lorsque les chaînes aliphatiques dépassent une longueur donnée, une fraction des « plans » de polymère s’oriente à plat sur le substrat, favorisant ainsi le transport de charge en direction perpendiculaire au substrat.
Les chercheurs tentent maintenant d’étendre leur analyse à tous types de polymères utilisés dans les cellules solaires organiques. Leur objectif est de découvrir des lois d’ingénierie macromoléculaires plus universelles afin de concevoir des polymères photovoltaïques encore plus efficaces.
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