Les matériaux à base de bois permettent de fabriquer des cellules solaires organiques fiables
La lignine kraft améliore la stabilité des cellules solaires organiques grâce à sa capacité à former des liaisons hydrogène qui agissent comme une sorte de colle
L'un des matériaux organiques les plus courants dans la nature, la lignine, peut être utilisé pour créer des cellules solaires organiques stables et respectueuses de l'environnement. Des chercheurs de l'université de Linköping et de l'Institut royal de technologie (KTH) viennent de montrer que la lignine kraft non traitée peut être utilisée pour améliorer encore les cellules solaires organiques. L'étude a été publiée dans la revue scientifique Advanced Materials.
La lumière du soleil semble actuellement être l'une des principales sources d'énergie durable. Les cellules solaires traditionnelles fabriquées à partir de silicium sont efficaces, mais leur processus de fabrication est coûteux en énergie et compliqué, et peut entraîner des déversements de produits chimiques dangereux. Les cellules solaires organiques sont donc devenues un domaine de recherche privilégié en raison de leur faible coût de production, de leur légèreté et de leur flexibilité, et donc de leurs nombreuses applications, telles que l'utilisation à l'intérieur ou la fixation sur des vêtements pour alimenter des appareils électroniques personnels.
Un problème se pose toutefois : les cellules solaires organiques sont fabriquées à partir de plastique ou de polymères dérivés du pétrole. Ainsi, bien qu'elles soient organiques, elles ne sont pas aussi respectueuses de l'environnement qu'elles pourraient l'être.
Des chercheurs de l'université de Linköping et de la KTH ont mis au point une cellule solaire organique dont une partie de la couche de transport d'électrons reliée à la cathode de la cellule solaire est constituée de lignine kraft, provenant directement de la pulpe de bois. Bien que seule une petite partie de la cellule solaire soit actuellement constituée de lignine, l'objectif à long terme est de construire une cellule solaire presque entièrement constituée de matériaux dérivés du bois.
"Nous voulons construire des cellules solaires efficaces, fiables, bon marché et respectueuses de l'environnement. Cette étude nous permet de montrer que c'est possible et qu'il s'agit d'un premier pas vers le remplacement des matériaux actuels à base de pétrole par des alternatives à base de bois", explique Mats Fahlman, professeur au Laboratoire d'électronique organique (LOE) de l'université de Linköping.
Dans des études antérieures, des matériaux à base de bois modifiés chimiquement ont été utilisés pour accroître la fiabilité, ou la stabilité, des cellules solaires organiques et des cellules solaires fabriquées à partir du matériau cristallin qu'est la pérovskite. Dans leur étude récemment publiée, les chercheurs de Linköping ont utilisé une version "brute" de la lignine, appelée lignine kraft, directement extraite du bois dans le processus de fabrication du papier. En collaboration avec KTH, ils ont analysé la composition moléculaire de la lignine la mieux adaptée à cet usage.
"Nous avons créé un matériau, ou composite, à partir de la lignine kraft, qui constituera la couche d'interface de la cathode. Il s'est avéré que ce matériau rendait la cellule solaire plus stable. L'avantage de la lignine kraft est qu'elle a la capacité de créer de nombreuses liaisons hydrogène, ce qui contribue à stabiliser la cellule solaire", explique Qilun Zhang, ingénieur de recherche principal au LOE.
Les cellules solaires organiques sont déjà utilisées, principalement pour des applications intérieures. Elles peuvent également remplacer les piles dans les capteurs et autres dispositifs similaires à faible consommation d'énergie. Selon Mats Fahlman, il s'agit d'un premier pas vers le marché des cellules solaires organiques. Cette technologie peut ensuite être mise à l'échelle pour des applications plus importantes telles que l'approvisionnement en énergie pure. En outre, la fabrication de ces cellules à partir de matériaux en bois rendrait l'ensemble de la cellule solaire plus respectueux de l'environnement.
"Les cellules solaires organiques ne seront jamais les plus efficaces. Mais elles ont l'avantage d'être non toxiques, durables et bon marché. Si elles ont un rendement de 15 à 20 %, c'est plus que suffisant pour la plupart des applications", déclare Mats Fahlman.
Note: Cet article a été traduit à l'aide d'un système informatique sans intervention humaine. LUMITOS propose ces traductions automatiques pour présenter un plus large éventail d'actualités. Comme cet article a été traduit avec traduction automatique, il est possible qu'il contienne des erreurs de vocabulaire, de syntaxe ou de grammaire. L'article original dans Anglais peut être trouvé ici.
Publication originale
Qilun Zhang, Tiefeng Liu, Sebastian Wilken, Shaobing Xiong, Huotian Zhang, Iuliana Ribca, Mingna Liao, Xianjie Liu, Renee Kroon, Simone Fabiano, Feng Gao, Martin Lawoko, Qinye Bao, Ronald Österbacka, Mats Johansson, Mats Fahlman; "Industrial Kraft Lignin Based Binary Cathode Interface Layer Enables Enhanced Stability in High Efficiency Organic Solar Cells"; Advanced Materials, 2023-10-9
Autres actualités du département science
Recevez les dernières actualités de l’industrie chimique
Ne manquez plus aucune actualité : notre newsletter consacrée à l'industrie chimique, aux méthodes analytiques, aux laboratoires et à la technologie des processus vous informe tous les mardis et jeudis. Les dernières nouvelles du secteur, les produits phares et les innovations - de manière compacte et compréhensible dans votre boîte de réception. Recherché par nos soins, pour que vous n'ayez pas à le faire.
