La quantique vient au secours des panneaux solaires
Des recherches menées par Mark Lusk et son équipe de l’Ecole des Mines du Colorado pourraient avoir pour effet d’améliorer considérablement l’efficacité des cellules solaires.
En effet, leur dernière étude décrit comment la taille des particules absorbant la lumière – nommés les points quantiques – affecte la capacité des particules à transférer l’énergie aux électrons pour produire de l’électricité.
La thèse met en évidence l’idée controversée de la génération multi-exciton (MEG), indiquant qu’il est possible pour un électron qui a absorbé l’énergie lumineuse, appelée exciton, de transférer cette énergie à plus d’un électron, ce qui permettrait d’obtenir plus d’électricitéà partir de la même quantité de lumière absorbée.
Les points quantiques sont des atomes artificiels qui confinent les électrons dans un espace restreint. Ils ont un comportement atomique qui résulte de propriétés électroniques pour le moins inhabituelles à l’échelle nanométrique. Ces propriétés uniques peuvent être particulièrement utiles dans l’adaptation de la façon dont la lumière intéragit avec la matière.
La vérification expérimentale du lien entre la MEG et la taille des points quantiques reste un sujet brûlant en raison d’un grand nombre de variations observées. La capacitéà générer un courant électrique par la MEG retient actuellement beaucoup d’attention de la part des chercheurs du monde entier car ce sera une composante obligatoire pour aboutir à une éventuelle réalisation commerciale.
Pour cette recherche, Mark Lusk a utilisé l’ordinateur du cluster de la National Science Foundation (NSF) afin de quantifier la relation entre le taux de MEG et la taille des points quantiques.
Il a découvert que chaque point posséde une tranche du spectre solaire pour laquelle il est le mieux adapté pour réaliser une MEG. Ensuite, contrairement à ce que l’on pourrait penser, les petits points quantiques sont plus efficaces que les grands. Cela signifie que les cellules solaires fabriquées avec des points quantiques, seraient beaucoup plus efficaces que celles dont le matériau n’a pas été prévu pour recevoir ces fameaux points quantiques.
Selon Mark Lusk, “nous pouvons désormais concevoir des matériaux nanostructurés qui génèrent plus d’un exciton à partir d’un seul photon de lumière, mettant à profit une grande partie de l’énergie qui serait autrement considéré comme de la chaleur provenant de la cellule solaire.”
“Ces résultats sont encourageants, car ils apportent des réponses à un vieux débat qui s’est instauré dans le domaine“, a déclaré Mary Galvin, directeur de programme pour la division de recherche sur les matériaux à la NSF. “Tout aussi important, ils contribueront à la création de nouvelles techniques capable de produire des cellules solaires plus efficaces.”
** Ces résultats seront publiés dans le numéro d’avril de la revue ACS Nano
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