Nouveau système de collecte lumineuse inspiré par la nature pour une énergie solaire efficace

ParisDes chercheurs à l'Université Julius-Maximilians de Würzburg (JMU) ont mis au point un nouveau système de collecte de lumière. Ce système est très performant et peut capturer la lumière de l'ensemble du spectre visible, à l'instar des plantes et des bactéries.

Les systèmes traditionnels de capture de la lumière présentent plusieurs inconvénients:

• Les semi-conducteurs inorganiques tels que le silicium absorbent la lumière de manière inefficace, nécessitant des couches épaisses.
• Les colorants organiques, plus performants, nécessitent des couches beaucoup plus fines mais ne couvrent pas un large spectre lumineux.

Le nouveau système de JMU combine les caractéristiques des semi-conducteurs inorganiques et des colorants organiques. Il possède une structure de bande similaire à celle des semi-conducteurs inorganiques, ce qui lui permet d'absorber la lumière à travers tout le spectre visible. De plus, il bénéficie de la grande capacité d'absorption des colorants organiques. Ainsi, ce système peut capturer une quantité importante d'énergie lumineuse dans une couche mince.

Caractéristiques principales du nouveau système :

• Utilisation de quatre colorants différents à base de méricyanine.
• Les colorants sont pliés et empilés de manière rapprochée.
• Cette disposition permet un transport d'énergie ultra-rapide et efficace au sein de l'antenne.

Le prototype est nommé URPB, correspondant aux longueurs d'onde absorbées par ses quatre composants de colorant : ultraviolet (U), rouge (R), pourpre (P) et bleu (B). Ce nouveau système permet de capturer la lumière sur un large spectre, contrairement aux méthodes traditionnelles qui présentent plusieurs limites.

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Des chercheurs ont évalué leur nouveau système de collecte de lumière en utilisant une méthode appelée rendement quantique de fluorescence. Cette technique permet de mesurer l'énergie émise par le système sous forme de lumière, indiquant ainsi la quantité d'énergie lumineuse qu'il a captée.

Le nouveau système transforme 38 % de la lumière reçue en fluorescence couvrant une large palette de couleurs. Ceci est nettement supérieur aux 1 à 3 % que les colorants individuels peuvent atteindre. Cette amélioration démontre que la disposition et la combinaison des molécules de colorant dans ce nouveau système sont particulièrement efficaces pour capter la lumière.

Le professeur Frank Würthner et son équipe de l'Institut de Chimie Organique/Centre pour la Nanotechnologie Chimique de l'Université de Würzburg ont mis au point un système de collecte de lumière révolutionnaire. En collaboration avec le groupe du professeur Tobias Brixner de l'Institut de Chimie Physique et Théorique, ils ont étudié et testé ce nouveau système.

L'équipe de JMU a découvert une solution pour résoudre les problèmes courants des systèmes solaires actuels. Ils ont combiné les meilleures caractéristiques des matériaux inorganiques et organiques pour créer un système plus performant. Cette nouvelle technologie pourrait alléger et rendre les cellules solaires plus efficaces, transformant ainsi notre utilisation de l'énergie solaire.