La prochaine génération de cellules solaires
Une directive parlementaire de l'UE impose que 20% de l'énergie consommée dans l'UE soit d'origine renouvelable d'ici 2020. Pour soutenir cet objectif, il est urgent de renforcer les efforts scientifiques dans le domaine des énergies renouvelables. Les nanocristaux colloïdaux de semi-conducteurs constituent une piste de premier ordre en vue de produire des cellules solaires haute performance à bas coût. Ces particules cristallines nanométriques sont conductrices et présentent diverses propriétés qui les rendent inhabituelles et prometteuses en termes d'applications dans les cellules solaires. Parmi ces propriétés, on peut citer la capacité de contrôler leur absorption d'énergie, leur fort potentiel d'absorption et leur stabilité de réponse à la lumière. Cependant, de nombreux systèmes de nanocristaux de pointe utilisés dans les cellules photovoltaïques sont constitués de matériaux toxiques ou d'éléments rares. Il est important pour les scientifiques de développer de nouveaux systèmes basés sur des éléments existant en abondance et ne nuisant pas à l'environnement, et présentant de fortes capacités d'absorption. L'initiative SUNLIGHT (Solution-processed nanocrystal photovoltaics from environmentally benign and earth-abundant elements), financée par l'UE, a optimisé la synthèse de deux nouveaux nanocristaux colloïdaux de semi-conducteurs candidats et développé leur application dans les cellules photovoltaïques. Pour cela, les chercheurs du projet ont commencé par identifier quelques candidats potentiels pour les systèmes nanocristaux. Ils ont choisi les candidats pour leurs faibles coûts en matières premières, leurs coefficients d'absorption élevés et d'autres propriétés intéressantes. Les chercheurs ont ensuite développé des méthodes pour synthétiser deux de ces matériaux candidats et optimisé leur application dans les cellules photovoltaïques. Ils ont choisi les deux systèmes de nanocristaux sur lesquels travailler à partir des résultats de la recherche sur la synthèse et des performances des dispositifs. Les propriétés physiques et chimiques des nanocristaux semi-conducteurs dépendent de leur composition, de leur forme, de leur structure et de leur chimie de surface. Par conséquent, les chercheurs de l'initiative SUNLIGHT ont étudié l'impact de ces variables sur les propriétés semiconductrices des nanocristaux. En développant des cellules solaires basées sur ces nouveaux nanocristaux, cette initiative a apporté des connaissances fondamentales sur différents nanocristaux colloïdaux de semi-conducteurs. Elle a également aidé à expliquer comment les propriétés de surface peuvent avoir un impact sur l'application des nanocristaux semi-conducteurs dans les cellules photovoltaïques. Les résultats de SUNLIGHT offrent de nouvelles méthodes de recherche pour améliorer les performances des cellules solaires en utilisant des nanocristaux colloïdaux qui ne nuisent pas à l'environnement.
Mots‑clés
Cellules solaires, nanocristal semiconducteur colloïdal, énergie solaire, cellules photovoltaïques, SUNLIGHT
