Le silicone noir trouve des applications dans l'énergie solaire.
L'entretien des cellules photovoltaïques est peu coûteux. De plus, celles-ci ne contiennent pas de pièces mobiles, fonctionnent à température ambiante et permettent de produire de l'énergie à n'importe quelle échelle. Comme les cellules solaires en silicone sont non toxiques, elles représentent la majorité de la production de modules photovoltaïques. L'efficacité des cellules photovoltaïques peut être améliorée en augmentant l'absorption de photons incidents pour créer et/ou récolter plus de porteurs de charge et ainsi produire plus d'électricité. L'utilisation de nanostructures de surface permet de capturer plus de lumière grâce à leur rapport surface/volume important et aux effets du confinement quantique. Le projet ENERGOSIL (Silicon films on metals for energy applications) visait à trouver de nouvelles méthodes de traitement des surfaces en silicone, qui augmenteraient l'efficacité de ces dernières dans les cellules photovoltaïques. Des nano-micro architectures de surfaces en silicone, qui absorbent près de 99 % de la lumière incidente, ont été créées avec succès. En travaillant sur les propriétés de réflexion et de réfraction des surfaces des cellules solaires, la lumière peut être capturée dans la zone active plus efficacement. En captant mieux les photons il est possible de mettre en œuvre, au sein des cellules solaires, des couches de fine épaisseur très performantes au niveau optique. Les coûts de fabrication et les matériaux utilisés sont ainsi réduits, tout comme les pertes électriques pendant le transport des porteurs de charge. L'équipe a étudié l'électrochimie des sels fondus et liquides ioniques. Elle a développé de nouvelles technologies prometteuses pour les cellules photovoltaïques mais aussi pour la production de capteurs chimiques et de photogénérateurs d'hydrogène. La méthode est basée sur le processus de FFC-Cambridge dans lequel un disque de silicone couvert d'oxyde en surface est exposé à un potentiel de cathode. L'oxygène de l'oxyde s'ionise et se dissout dans le sel, laissant derrière lui une matrice d'aiguilles de silicone. Une surface noire capable d'absorber 99 % de la lumière incidente sur une large plage de longueurs d'onde est ainsi créée. ENERGOSIL a créé des architectures de surface particulières, qui peuvent avoir des applications dans la production d'appareils à énergie solaire efficaces. Les résultats du projet ont été publiés et brevetés. Une entreprise, BlackSilicon Ltd, a été créée pour avancer dans le développement de cette technologie.
Mots‑clés
Silicone, énergie solaire, cellule photovoltaïque, nanostructure, confinement quantique, processus FFC-Cambridge
