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Bousculer le statu quo dans le solaire

La recherche financée par l'UE invente de nouveaux matériaux et traitements pour rendre la fabrication et l'utilisation de cellules solaires plus efficace et rentable.
Bousculer le statu quo dans le solaire
Pendant des décennies, le solaire et ses utilisations ont dépendu des cellules à pigment photosensible (ou cellules Grätzel). Pour imiter l'absorption de la lumière par la nature pendant la photosynthèse, les cellules Grätzel utilisent un pigment qui absorbe les photons, dont l'énergie excite les électrons, qui sont par la suite transférés dans une couche de dioxyde de titane nanocristallin. Ce processus fonctionne bien, mais le traitement à haute température requis pour le titane n'est pas compatible avec les méthodes de fabrication à faible coût. Ceci s'oppose à la production commerciale en masse des panneaux solaires, et donc à l'utilisation accrue de l'énergie solaire.

Le projet NANOMATCELL, financé par l'UE, a voulu bousculer cet état de fait en trouvant une meilleure méthode, ce qui dynamisera probablement le secteur de l'énergie solaire.

Adieu titane

Les chercheurs de NANOMATCELL se sont penchés sur l'utilisation du titane, dans l'intention de le remplacer avec de nouveaux matériaux innovants et techniques afin de fabriquer des cellules solaires d'un rendement élevé, traitées en solution. L'équipe a regroupé des experts en la science des matériaux, chimie, passivation de surface et physique, cherchant à mieux exploiter le spectre solaire en inventant de nouveaux matériaux capables de produire de nouveaux semi-conducteurs panchromatiques et des cellules solaires puissantes avec un rendement élevé, à partir de composants et de processus écologiques.

Il n'était guère facile d'atteindre ces objectifs car ils nécessitaient de développer plusieurs stratégies et composants nouveaux. Par exemple, l'équipe a d'abord dû mettre au point de nouvelles stratégies pour la synthèse, la croissance et le dopage de nanocristaux et de nanofils semi-conducteurs. Le pigment a un rôle clé dans la fonction des cellules Grätzel, c'est pourquoi les chercheurs ont dû créer de nouveaux pigments capables de tirer pleinement parti d'une plus grande portion du spectre. À savoir des pigments pour les longueurs d'ondes courtes et d'autres pour améliorer l'absorption dans l'infrarouge proche.

Une plus forte adoption par le marché

Mais outre les cellules Grätzel elles-mêmes, la difficulté qui se posait était que faire de la lumière une fois absorbée. Ici aussi les chercheurs ont considérablement progressé dans le rendement global des cellules solaires. En effet, le projet NANOMATCELL a produit une gamme de cellules solaires fondées sur des absorbants panchromatiques minéraux et mixtes, tous démontrant une meilleure performance et pouvant même être optimisés davantage.

Grâce aux nouvelles méthodes de traitement mises au point par le projet, certaines cellules solaires ont atteint un rendement sans précédent dépassant les 15 %. En d'autres termes, NANOMATCELL a atteint un tel rendement pour des cellules Grätzel que leur adoption généralisée semble probable.

Impact en cours

Bien que le projet en soi soit fini, l'impact de ses travaux se poursuit. D'après une recherche récemment publiée dans la revue «Nature Communications», un nouveau photo-détecteur mixte incorporant du graphène et des points quantiques est en préparation. La combinaison de ces deux matériaux pourrait conduire à des dispositifs rapides, efficaces et bon marché capables de détection dans le visible, le proche infrarouge et jusqu'à environ 3 µm de longueur d'onde.

D'après les chercheurs, cette nouvelle approche sera compatible avec le traitement de fabrication CMOS, ainsi qu'avec les nouveaux dispositifs électroniques souples. La photo-détection haute efficacité actuelle dans la région SWIR au-delà de 1 µm tendant à reposer sur des appareils plutôt coûteux, ce développement représente une autre révolution par rapport à l'approche traditionnelle des cellules solaires. De nombreux devraient suivre en termes d'économies.

Pour plus d'informations, veuillez consulter:
site web du projet NANOMATCELL

Source: D'après des informations communiquées par le projet

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Numéro d'enregistrement: 125639 / Dernière mise à jour le: 2016-06-28
Catégorie: Nouveaux produits et technologies
Fournisseur: ec