Les matériaux 2D se combinent, se polarisent et donnent lieu à un effet photovoltaïque – Technoguide

Pour la première fois, les chercheurs ont découvert un moyen d’obtenir la polarité et le comportement photovoltaïque de certains matériaux non photovoltaïques, atomiquement plats (2D). La clé réside dans la manière particulière dont les matériaux sont disposés. L’effet résultant est différent et potentiellement supérieur à l’effet photovoltaïque que l’on trouve couramment dans les cellules solaires.

L’énergie solaire est considérée comme une technologie clé pour s’éloigner des combustibles fossiles. Les chercheurs innovent continuellement des moyens plus efficaces pour produire de l’énergie solaire. Et bon nombre de ces innovations proviennent du monde de la recherche sur les matériaux. L’associé de recherche Toshiya Ideue du département de physique appliquée de l’Université de Tokyo et son équipe s’intéressent aux propriétés photovoltaïques des matériaux 2D et à leurs interfaces où ces matériaux se rencontrent.

«Très souvent, les interfaces de plusieurs matériaux 2D présentent des propriétés différentes pour les cristaux individuels seuls», a déclaré Ideue. “Nous avons découvert que deux matériaux spécifiques qui ne présentent généralement aucun effet photovoltaïque le font lorsqu’ils sont empilés d’une manière très particulière.”

Les deux matériaux sont le séléniure de tungstène (WSe2) et le phosphore noir (BP), qui ont tous deux des structures cristallines différentes. A l’origine, les deux matériaux sont non polaires (n’ont pas de direction de conduction préférée) et ne génèrent pas de photocourant sous la lumière. Cependant, Ideue et son équipe ont constaté qu’en empilant les feuilles de WSe2 et de BP ensemble de la bonne manière, l’échantillon présentait une polarisation, et lorsqu’une lumière était projetée sur le matériau, il générait un courant. L’effet se produit même si la zone d’éclairage est éloignée des électrodes à chaque extrémité de l’échantillon; ceci est différent du fonctionnement de l’effet photovoltaïque ordinaire.

La clé de ce comportement est la façon dont le WSe2 et le BP sont alignés. La structure cristalline de BP a une symétrie réfléchissante, ou miroir, dans un plan, tandis que WSe2 a trois lignes de symétrie miroir. Lorsque les lignes de symétrie des matériaux s’alignent, l’échantillon gagne en polarité. Ce type d’empilement de couches est un travail délicat, mais il révèle également aux chercheurs de nouvelles propriétés et fonctions qui ne pouvaient être prédites en regardant simplement la forme ordinaire des matériaux.

“Le plus grand défi pour nous sera de trouver une bonne combinaison de matériaux 2D avec une efficacité de génération électrique plus élevée et également d’étudier l’effet du changement des angles des piles”, a déclaré Ideue. “Mais c’est tellement gratifiant de découvrir des propriétés émergentes inédites de matériaux. Espérons qu’un jour cette recherche pourra améliorer les panneaux solaires. Nous aimerions explorer plus de propriétés et fonctionnalités sans précédent dans les nanomatériaux.”

Source de l’histoire:

Matériel fourni par l’Université de Tokyo. Remarque: le contenu peut être modifié pour le style et la longueur.

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