The Clean Energy Project - Phase 2




Statut et résultats du projet :  

Researchers for The Clean Energy Project have catalogued the electronic properties of over 2 million organic, carbon-based compounds and their potential for converting sunlight into electricity. These compounds were screened by volunteers on World Community Grid. This initiative is believed to be the most extensive investigation of quantum chemicals ever performed.

About 36,000 of the compounds analyzed show potential to perform at approximately double the efficiency of most current organic solar cells in production. Scientists can use this information to continue investigating the most promising candidates for use in cheaper, more efficient and more flexible solar cells. Thanks to World Community Grid volunteers, the computations for this project, which would have required 17,000 years on a single PC, were carried out in only three years, and the results are now available to stimulate research in the next generation of solar energy solutions.

The research project is ongoing, and new compounds will be added to the database as they are analyzed.

Click here to view partial data from The Clean Energy Project. Ask questions about The Clean Energy Project in World Community Grid's forum.

Mission

La mission du projet Energie propre est de trouver de nouveaux matériaux pour la prochaine génération de cellules solaires, puis d'appareils de stockage d'énergie. En exploitant l'immense pouvoir du World Community Grid, les chercheurs peuvent calculer les propriétés électroniques de centaines de milliers de matériaux organiques (des milliers de fois plus que ce qui pourrait être testé en laboratoire) et identifier les candidats les plus prometteurs pour mettre au point une technologie énergétique solaire abordable.

Importance

Nous sommes à l'ère de l'énergie. L'économie actuelle basée sur les combustibles fossiles doit laisser place à l'économie basée sur l'énergie renouvelable : ce chemin est l'un des plus grands défis auxquels l'humanité doit faire face. La chimie peut permettre de relever ce défi grâce à la découverte de nouveaux matériaux collectant efficacement la radiation solaire, stockant l'énergie pour un usage ultérieur et reconvertissant l'énergie stockée lorsque nécessaire.

Le projet Energie propre se sert de la chimie par modélisation numérique et de la volonté des personnes d'aider à rechercher les meilleures molécules possibles pour les plaques photovoltaïques organiques afin de fournir des cellules solaires bon marché, pour les polymères des membranes employées dans les cellules de combustible afin de produire de l'électricité et pour aboutir à une meilleure méthode d'assemblage des molécules pour fabriquer ces appareils. En aidant à faire des recherches par combinaisons parmi les systèmes potentiels, les bénévoles du World Community Grid contribuent à cet effort.

Approche

Les chercheurs utilisent les calculs des mécanismes moléculaires et des structures électroniques pour prévoir les propriétés optiques et de transport des molécules pouvant devenir la prochaine génération de matériaux pour les cellules solaires.

a) Pendant la phase 1 ont été effectués des calculs de mécanismes moléculaires : lors de la première phase du projet, les calculs étaient destinés à comprendre comment des molécules candidates hypothétiques se regroupaient pour former un solide (cristal, film, polymère, etc.) et à prévoir si ce solide aurait les propriétés électroniques appropriées pour être utilisé dans des cellules solaires. Ces calculs ont été réalisés lors de la phase 1 du projet à l'aide du logiciel de mécanismes moléculaires CHARMM mis au point par le groupe Karplus à l'université d'Harvard. Pour en savoir plus, voir Projet Energie propre - Phase 1.

b) Pendant la phase 2 sont effectués des calculs de structures électroniques : pour obtenir des propriétés optiques, électroniques et physiques plus précises des matériaux solaires candidats, des calculs de mécanique quantique sont exécutés pour chaque candidat. Ces calculs seront effectués avec le logiciel de chimie quantique Q-Chem développé par Q-Chem, Inc. Ce travail donnera une base de données utile d'informations sur les propriétés d'un grand nombre de composés. Cette phase apportera également des données directes aux groupes menant les expériences afin de les aider à concevoir de meilleures cellules solaires.