Des nanomatériaux pour des cellules solaires améliorées
Les multicouches de nano-cristaux (NC) de silicone (Si) dans une matrice diélectrique permettent une ingénierie de structure de bande en contrôlant la taille et la densité des NC. Cela permet la fabrication de cellules solaires avec une structure de bande optimisée, dont des structures tandem. Celles-ci combinent les cellules multiples avec différentes structures d'absorption et se composent de matériaux non toxiques et abondants qui sont compatibles avec la technologie de traitement Si. Le projet NASCENT («Silicon nanodots for solar cell tandem»), financé par l'UE, a réalisé de nouvelles cellules solaires tandem toutes Si avec un matériau de structure adaptable comme l'absorbeur de rayonnement solaire. Pour ce dernier, le projet a réussi à fabriquer des points quantiques réalisés en NC Si. Comprendre le transport électrique et les mécanismes de recombinaison dans ces nouveaux nanomatériaux était fondamental pour rendre les structures de cellule solaire tandem adaptées. Pour aider, les scientifiques ont utilisé des méthodes de modélisation et de caractérisation de pointe de NC Si actifs et le matériau de la matrice. De cette manière, l'équipe a mieux compris les relations entre les paramètres de croissance, les propriétés électriques et optiques des matériaux et les propriétés des appareils. Ces informations ont été utilisées pour améliorer la qualité du matériau du point quantique en développant des traitements post-dépôt plus efficaces (renaturation des défauts et passivation de l'hydrogène) pour les couches de l'absorbeur. Cela a également permis d'améliorer les processus de croissance des matériaux conduisant à une densité de défaut largement inférieure dans le matériau. Les activités du projet ont permis le développement d'appareils de démonstration des cellules solaires. Les chercheurs ont pu déterminer l'influence des technologies développées sur l'efficacité économique des cellules solaires. En service, ces nouvelles cellules solaires surmonteront les limites d'efficacité des cellules traditionnelles et dépasseront même les 20 %. Une plus grande efficacité entraînera à son tour une réduction de la pollution par les émissions de dioxyde de carbone et une meilleure qualité de l'air pour les citoyens européens.
Mots‑clés
Nanomatériau, cellule solaire, silicone, nano-cristal, matrice diélectrique, ingénierie de structure de bande, structure tandem, point quantique silicone, point quantique, renaturation des défauts, passivation de l'hydrogène, croissance des matériaux
