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Intermediate Band Materials and Solar Cells for Photovoltaics with High Efficiency and Reduced Cost

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Des matériaux innovants pour capter l'énergie solaire

Il n''existe pas d''option plus renouvelable que d''exploiter la lumière du Soleil pour produire de l''énergie. Des scientifiques financés par l''UE développent des matériaux et une technologie pour une nouvelle génération de cellules solaires (CS) à haut rendement et rentables.

Énergie

Les CS convertissent l''énergie des photons de la lumière du soleil en énergie électrique. L''énergie photovoltaïque (PV) entre maintenant dans sa troisième génération grâce à des efforts portant majoritairement sur l''augmentation de la performance tout en réduisant les coûts. Le projet IBPOWER («Intermediate band materials and solar cells for photovoltaics with high efficiency and reduced cost») financé par l''UE est parvenu à réaliser ces objectifs. Les scientifiques ont exploité les idées conceptuelles concernant les cellules solaires à bande intermédiaire (IBSC), dont beaucoup ont été développées par les partenaires du projet. Un problème commun rencontré par les CS traditionnelles est d''augmenter le courant photogénéré sans pertes dans la tension de sortie dans un circuit ouvert. Les ISBC ont une bande intermédiaire (BI) entre la bande de valence (BV) et la bande de conduction (BC) qui peut être utilisé pour renforcer l''efficacité. En utilisant des matériaux BI, l''absorption de deux photons à sous-intervalle de bande pour optimiser le courant extrait contrairement aux matériaux conventionnels. Un photon mène un électron de la BV à la BI. L''autre photon l''amène de la BI à la BC. La tension de sortie est limitée par le plus important des intervalles de bande, qui n''a pas changé de configuration. Ceci est également lié aux émetteurs, qui sont les contacts à la fin de chaque matériau de la BI. Une utilisation appropriée du «sandwich» semiconducteur pour isoler la BI des contacts électriques permet de ne pas dégrader la tension de sortie. IBPOWER a pu atteindre les critères de conception susmentionnés à l''aide de quatre types de matériaux de BI, à savoir des points quantiques (QD - quantum dots), des films minces, du nitrure de gallium et d''indium (InGaN) avec du manganèse (Mn) et des métaux de transition dans les composants III-V. Des caractérisations ont été menées au niveau des dispositifs et des matériaux pour la compatibilité, pour minimiser les pertes et pour une optimisation totale. Les résultats prometteurs du projet concernant les trois premiers matériaux ont déjà été largement diffusés, comptant notamment plus de 40 articles qui ont été publiés dans des revues évaluées par des pairs et des présentations lors de plusieurs conférences. Les résultats concernant les métaux de transition sont actuellement en cours de diffusion. Les découvertes du projet IBPOWER devraient engendrer une adoption générale sur le marché des dispositifs PV de troisième génération et profiter aux fabricants, aux consommateurs et à la planète.

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