Mission
La mission de ’’The Clean Energy Project’’ est de trouver de nouveaux matériaux pour la prochaine génération de cellules solaires dans un premier temps et pour des dispositifs de stockage d’énergie dans un second temps. En exploitant la formidable puissance de World Community Grid (WCG), les chercheurs peuvent calculer les propriétés électroniques de centaines de milliers de matières organiques (des milliers de fois plus que la quantité qu’ils pourraient tester dans un laboratoire) et déterminer quelles sont les matériaux candidats les plus prometteurs pour le développement de technologies de l’énergie solaire à des coûts abordables.
Importance
Nous vivons à l’ère de l’énergie. L’économie actuelle basée sur les combustibles fossiles doit céder la place aux économies de l’avenir basées sur les énergies renouvelables… mais y parvenir est l’un des plus grands défis auquel l’humanité est confrontée. La chimie peut aider à relever ce défi en découvrant de nouveaux matériaux qui recueillent efficacement le rayonnement solaire, stockent son énergie pour une utilisation ultérieure et reconvertissent cette énergie stockée lorsque cela est nécessaire.
The Clean Energy Project utilise la chimie numérique et la bonne volonté des bénévoles pour aider dans la recherche des meilleures molécules possibles pour :
– le photovoltaïque organique afin de réaliser des cellules solaires peu onéreuses.
– des polymères pour réaliser les membranes utilisées dans les piles à combustible pour la production d’électricité,
– ainsi que la meilleure façon d’assembler ces molécules pour réaliser ces dispositifs.
En aidant la recherche combinatoire parmi des milliers de systèmes possibles, les bénévoles du World Community Grid contribuent à cet effort.
Approche
Les chercheurs ont recours à la mécanique moléculaire et à des calculs électroniques de structures afin de prédire les propriétés optiques et de transport des molécules qui pourraient devenir la prochaine génération de matériaux des cellules solaires.
a) La phase 1 a effectuée des calculs de mécanique moléculaire. Dans cette première phase du projet, les calculs étaient axés sur la compréhension de la façon dont les hypothétiques molécules candidates pouvaient se lier pour former un solide (cristal, film, polymères … ) et de prédire si ces solides auraient les bonnes propriétés électroniques pour éventuellement être utilisés dans des cellules solaires . Ces calculs ont été effectués dans la phase 1 du projet en utilisant CHARMM, un logiciel de mécanique moléculaire développé par le groupe Karplus à l’Université Harvard. Pour plus d’informations, veuillez consulter The Clean Energy Project – Phase 1
b) La phase 2 quand à elle, effectuera des calculs électroniques de structure sur des candidats matériaux pour le solaire afin d’obtenir les propriétés optiques et électroniques et d’autres propriétés physiques. Des calculs de mécanique quantique seront effectués pour chacun de ces candidats matériaux avec le logiciel Q -Chem chimie quantique, développé par Q -Chem , Inc
Ce travail aboutira sur un utilitaire ‘’base de données’’ collationnant les propriétés d’un grand nombre de composés.
Cette phase apportera aussi une contribution directe aux groupes expérimentaux pour les aider en ‘’conception’’ dans leurs travaux d’amélioration des cellules solaires.