Ce n’est un secret pour personne que les panneaux solaires en silicium populaires ont des limites quant à l’efficacité avec laquelle ils convertissent la lumière en électricité. En effet, chaque photon ne neutralise qu’un seul électron, bien que l’énergie d’une particule lumineuse puisse suffire à neutraliser deux électrons. Dans une nouvelle étude, des scientifiques du MIT montrent que cette limitation fondamentale peut être surmontée, ouvrant la voie à des cellules solaires au silicium avec un rendement nettement supérieur.
La capacité d’un photon à détruire deux électrons était théoriquement justifiée il y a environ 50 ans. Mais les premières expériences réussies ont été reproduites il y a seulement 6 ans. Ensuite, une cellule solaire composée de matériaux organiques a été utilisée à titre expérimental. Il serait tentant de passer à un silicium plus efficace et plus abondant, ce que les scientifiques n’ont réussi à réaliser que maintenant grâce à un travail colossal.
Au cours de la dernière a réussi à créer une cellule solaire au silicium dont la limite théorique d'efficacité a été augmentée de 29,1 % à 35 %, et ce n'est pas la limite. Malheureusement, pour cela, la cellule solaire a dû être composée de trois matériaux différents, donc dans ce cas, il est impossible de se contenter de silicium monolithique. Une fois assemblée, la cellule solaire est un sandwich constitué de matière organique. sous la forme d'un film superficiel, le film le plus fin (plusieurs atomes) d'oxynitrure de hafnium et, en fait, une plaquette de silicium.
La couche de tétracène absorbe le photon à haute énergie et convertit son énergie en deux excitations parasites dans la couche. Ce sont ce qu'on appelle les quasiparticules . Le processus de séparation est connu sous le nom de fission des excitons singules. En gros, les excitons se comportent comme des électrons et ces excitations peuvent être utilisées pour générer du courant électrique. La question est de savoir comment transférer ces excitations au silicium et au-delà ?
Une fine couche d’oxynitrure d’hafnium est devenue une sorte de pont entre le film superficiel de tétracène et le silicium. Les processus dans cette couche et les effets de surface sur le silicium convertissent les excitons en électrons, puis tout se passe comme d'habitude. L'expérience a pu montrer que cela augmente l'efficacité de la cellule solaire dans les spectres bleu et vert. Selon les scientifiques, ce n’est pas la limite pour augmenter l’efficacité d’une cellule solaire au silicium. Mais même la technologie présentée prendra des années avant d’être commercialisée.
Source: 3dnews.ru