11/01/2011 - Après la cellule solaire la plus efficace

Menéame

Un groupe de recherche de l’Université Complutense de Madrid étudie depuis 5 ans un nouveau type de matériaux dont l’application sur les cellules solaires a récemment montré des résultats très prometteurs. Ce nouveau concept repose sur une utilisation plus efficace du rayonnement solaire, utilisant pour cela le concept de matériaux à bande intermédiaire.

"Les matériaux à bande intermédiaire représentent l’un des concepts les plus révolutionnaires et prometteurs qui se développent ces dernières années pour accroître l’efficacité des cellules solaires," explique David Pastor, chercheur à la Faculté de sciences physiques de l’Université Complutense de Madrid (UMM).

Aujourd'hui, nous sommes plongés dans la troisième génération de dispositifs photovoltaïques, où toute une série de technologies sont proposées pour obtenir des cellules photovoltaïques à haut rendement en utilisant des techniques et des procédés de fabrication qui n’en font pas trop. Ces nouvelles technologies ont le potentiel de dépasser les rendements maximaux imposés par la limite thermodynamique qui est située autour de 40%.

"Si les objectifs de cette troisième génération sont atteints, l’énergie photovoltaïque pourrait devenir une option compétitive par rapport à d’autres sources d’énergie non renouvelables," explique Javier Olea, un autre des chercheurs du groupe.

L’une des technologies utilisées pour développer des matériaux à bande intermédiaire consiste à introduire une forte concentration d’atomes d’impuretés qui créent des niveaux profonds avec des énergies situées au milieu de la bande interdite d’énergies (gap) de l’hôte. Cela permettrait non seulement d’exciter des porteurs de la bande de valence à la bande de conduite du semi-conducteurs en absorbant des photons avec une énergie égale ou supérieure à l’énergie du gap du semi-sol, comme c’est le cas dans les cellules solaires traditionnelles, mais aussi d’exciter des électrons à la bande du volant par des photons ayant une énergie inférieure à celle du gap de semi-conducteurs, ce qui augmenterait sensiblement l’efficacité de la cellule photovoltaïques.

Calculs théoriques effectués par les professeurs Antonio Luque et Antonio Martí, de l’Institut de l’énergie solaire (I.E.S.) de l’Université Polytechnique de Madrid (UPM), prédisent pour ce type de cellules solaires efficacités jusqu'à 60%, valeurs bien au-dessus de l’efficacité actuelle pour les cellules de Si d’une seule union (22%). C’est-à-dire qu’avec la même zone de matériau, beaucoup plus de photons provenant du soleil pourraient être utilisés pour obtenir de l’énergie électrique.

Une nouvelle génération de dispositifs photovoltaïques

Le groupe de recherche Láminas Delgadas y Micro Verordening de la Facultad de Ciencias Phísicas de la Universidad Complutense de Madrid, dirigé par le professeur Germán González, est consacré depuis cinq ans à la recherche et au développement de technologies pour l’obtention de matériaux de bande intermédiaire. Ces recherches ont été menées dans le cadre des projets CONSOLIDER GENESIS-FV du Ministère de la science et de l’innovation et NUMANCE II de la Communauté autonome de Madrid, où ils collaborent jusqu'à une dizaine de groupes de recherche. Ces projets sont coordonnés par les professeurs Antonio Luque et Antonio Martí, de l’Institut de l’énergie solaire (I.E.S.) de l’Université Polytechnique de Madrid.

Des résultats expérimentaux récemment obtenus par le groupe ont montré que l’introduction par implantation ionique de titane en silicium génère des matériaux à bande intermédiaire.

"Ce travail a été rendu possible par le travail réalisé dans les C.A.I. (Centre d’assistance à la recherche) des Techniques Physiques, notamment le service de Microélectronique et de Microscopie Électronique du campus de l’UCM," nous dit le professeur Germán González.

Pour les recherches réalisées pour obtenir ce nouveau type de matériaux, deux étudiants de la Faculté de Sciences Physiques de l’Université Complutense de Madrid, Maite Irigoien et Eric Garcia, ont été distingués le 24 novembre dernier avec le Premier Prix dans le domaine des Sciences Expérimentales et Environnementales dans le . Maite Irigoyen et Eric Garcia ont présenté ensemble dans ce concours les résultats obtenus dans un travail intitulé "Matériels à bande intermédiaire pour une nouvelle génération de cellules solaires." Cette édition du concours présentait 129 travaux provenant de 39 universités espagnoles. Ce prix comprend une dotation de 9000 euros pour les participants et de 3000 euros pour les tuteurs.

Récemment, une demande de brevet espagnol en copropriété UCM-UPM a été déposée pour protéger les résultats produits par les chercheurs concernés des deux universités où de nouvelles stratégies sont proposées pour la fabrication de cellules solaires à l’aide de matériaux à bande intermédiaire.

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