Le matériau des cellules solaires peut aider les voitures à conduite autonome dans l'obscurité

02.10.2023
Olov Planthaber

Rui Zhang, post-doctorant à l'IFM, est l'un des principaux auteurs de l'article publié dans Nature Photonics.

Les matériaux utilisés dans les cellules solaires organiques peuvent également servir de capteurs de lumière dans l'électronique. C'est ce que démontrent des chercheurs de l'université de Linköping qui ont mis au point un type de capteur capable de détecter la lumière rouge polarisée circulairement. Leur étude, publiée dans Nature Photonics, ouvre la voie à des véhicules à conduite autonome plus fiables et à d'autres utilisations où la vision nocturne est importante.

Certains coléoptères aux ailes brillantes, les larves de lucioles et les crevettes mantes colorées réfléchissent un type de lumière particulier, appelé lumière polarisée circulairement. Cela est dû à des structures microscopiques dans leur carapace qui réfléchissent les ondes lumineuses électromagnétiques d'une manière particulière.

La lumière polarisée circulaire a également de nombreuses utilisations techniques, telles que la communication par satellite, la bio-imagerie et d'autres technologies de détection. En effet, la lumière à polarisation circulaire transporte une grande quantité d'informations, du fait que le champ électromagnétique autour du faisceau lumineux tourne en spirale soit vers la droite, soit vers la gauche.

L'ensemble du spectre de la lumière visible

Pour détecter la lumière polarisée circulairement, il faut un matériau capable de détecter le sens de la spirale. Il existe actuellement des matériaux capables de détecter et de décoder la lumière polarisée circulairement dans la quasi-totalité du spectre de la lumière visible, à l'exception du proche infrarouge. Des chercheurs de l'université de Linköping ont maintenant mis au point un matériau, normalement utilisé pour les cellules solaires organiques, pour capter ces faisceaux lumineux particuliers.

"La construction de capteurs de haute qualité capables de détecter la lumière à polarisation circulaire dans le spectre du proche infrarouge a longtemps été un défi. Mais grâce au perfectionnement d'un matériau normalement utilisé dans les cellules solaires, nous pouvons désormais détecter la lumière polarisée circulairement dans l'ensemble du spectre de la lumière visible", explique Feng Gao, professeur au département de physique, chimie et biologie (IFM) de l'université de Linköping.

Cette découverte ouvre la voie à des solutions techniques où la vision nocturne est vitale, comme dans les voitures à conduite autonome. La légèreté du matériau et la simplicité du processus de fabrication permettent de l'utiliser dans des capteurs de petite taille et bon marché.

Examiner différents matériaux

Le matériau de la cellule solaire est constitué de polymères (longues chaînes de glucides) et peut avoir une structure moléculaire sphérique appelée fullerène, ou une structure différente et le matériau est alors appelé non-fullerène. Le matériau utilisé dans l'étude actuelle est un non-fullerène, ce qui s'est avéré être un avantage dans les cellules solaires ainsi que dans d'autres utilisations telles que les capteurs de lumière.

La capacité de ce matériau à détecter la lumière à polarisation circulaire est due à sa chiralité, c'est-à-dire à la façon dont les molécules interagissent avec la lumière. La chiralité des molécules s'explique le plus facilement par l'image d'une paire de mains. Votre main droite et votre main gauche sont construites de la même manière, mais elles sont des images miroir l'une de l'autre et ont donc des fonctions quelque peu différentes. Grâce à la chiralité, diverses molécules peuvent détecter si le rayonnement électromagnétique s'enroule vers la droite ou vers la gauche.

"La prochaine étape consistera à étendre ces essais à plusieurs matériaux différents et à examiner comment les molécules et la lumière y interagissent. De cette manière, nous espérons pouvoir augmenter l'efficacité", explique Li Wan, postdoc à l'IFM.

Rui Zhang, également post-doctorant à l'IFM, ajoute : "Le contrôle de l'empaquetage entre les molécules pourrait être très important.

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.

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