L’empilement de 2 matériaux 2D dans des cellules solaires permet des performances super puissantes
L’empilement de deux matériaux 2D d’une certaine manière offre de nouvelles propriétés qui peuvent être utilisées dans les futures technologies solaires.
Les chercheurs ont atteint une nouvelle capacité de production d’énergie en combinant deux matériaux qui n’étaient pas considérés auparavant comme viables pour une utilisation dans le photovoltaïque. Cette découverte a le potentiel d’améliorer les performances des cellules solaires, ont-ils déclaré.
Des scientifiques de l’Université de Tokyo ont travaillé avec des matériaux non photovoltaïques, atomiquement plats ou 2D.découvrir une nouvelle façon d’en obtenir la polarité et le comportement photovoltaïque.
La clé de la percée était la façon dont les matériaux sont disposés, a déclaré Toshiya Ideue, chercheur associé au département de physique appliquée de l’université, qui a dirigé le projet.
Les interfaces des matériaux 2D présentent souvent des propriétés différentes des cristaux individuels des matériaux, ce qui a conduit à la découverte.
« Nous avons découvert que deux matériaux spécifiques qui ne présentent habituellement aucun effet photovoltaïque le font lorsqu’ils sont empilés d’une manière très particulière », a déclaré Ideue dans un communiqué de presse.
Questions matérielles dans le solaire
Ces matériaux sont le séléniure de tungstène (WSe2) et le phosphore noir (BP), qui ont tous deux des structures cristallines différentes, selon les chercheurs. Dans leur état d’origine, aucun matériau ne génère de photocourant sous la lumière, et les deux sont non polaires, ce qui signifie qu’ils n’ont pas de direction de conduction préférée.
Ce que Ideue et son équipe ont découvert, cependant, c’est qu’en empilant des feuilles de WSe2 et BP ensemble de la bonne manière, le matériau résultant atteint la polarisation. De plus, lorsque les chercheurs jetaient une lumière sur le matériau, cela générait un courant, ont-ils déclaré.
Ce qui était peut-être encore plus intéressant à propos de la découverte, c’est que ce dernier effet se produit même si la zone d’éclairage est éloignée des électrodes à chaque extrémité du matériau échantillon, ce qui est en fait différent d’un effet photovoltaïque typique, a déclaré Ideue. « J’espère qu’un jour, cette recherche pourra améliorer les panneaux solaires », a-t-il déclaré dans un communiqué de presse.
L’alignement des deux matériaux est ce qui a entraîné le comportement observé par les chercheurs dans leurs expériences, ont-ils déclaré. La structure cristalline de BP a une symétrie réfléchissante ou miroir dans un plan; WSe2 a trois axes de symétrie miroir.
Les chercheurs ont procédé au travail délicat d’empilement des couches de matériaux de telle manière que lorsque les lignes de symétrie des matériaux s’alignent, le matériau résultant gagne en polarité, ont-ils déclaré.
Résultats surprises
Les chercheurs n’auraient pas pu prédire ce résultat simplement en observant la forme ordinaire des matériaux, et leur découverte ouvre la voie à des avancées similaires dans le photovoltaïque et plus encore, a déclaré Ideue.
L’équipe a publié un article sur leur travail dans la revue Science.
À l’avenir, l’équipe cherchera à relever le défi d’optimiser la combinaison de matériaux 2D avec la plus grande efficacité de production d’électricité, a déclaré Ideue. Ils chercheront également à « étudier l’effet de la modification des angles des piles » pour inventer la combinaison la plus efficace de matériaux et de propriétés, a-t-il déclaré.
Les chercheurs aimeraient également explorer les possibilités d’autres comportements et fonctionnalités sans précédent dans une gamme de nanomatériaux, a ajouté Ideue.
