Des cellules solaires et des diodes en molybdénite

La molybdénite réserve encore des surprises. Après l’avoir utilisée pour réaliser une puce électronique, une mémoire flash et un capteur photographique, l’équipe d’Andras Kis, au Laboratoire d’électronique et structure à l’échelle nanométrique (LANES), poursuit l’étude de ce semi-conducteur aux propriétés très prometteuses. Elle vient de démontrer la possibilité de créer des diodes émettant de la lumière et des cellules solaires. La recherche est publiée aujourd’hui dans la revue ACS Nano.

Les chercheurs ont réalisé plusieurs prototypes de diodes – composants électroniques ne laissant passer le courant électrique que dans un sens – composés d’une couche de molybdénite et d’une couche de silicium superposées. A leur jonction, chaque électron émis par le MoS2 se combine avec un «trou» – espace laissé vacant par un électron – du silicium. Les deux éléments perdent leurs énergies respectives, qui se transforment alors en photons. «Cette production de lumière est due aux spécificités de la molybdénite, et notamment au fait qu’elle est dotée d’un «gap» direct, explique Andras Kis. D’autres semi-conducteurs transformeraient cette énergie plutôt en chaleur.»

Plus fort encore, en inversant le dispositif, il produit de l’électricité à partir de lumière. Le principe est le même: en atteignant la molybdénite, le photon éjecte alors un électron, créant ainsi un «trou» et générant un courant électrique. «La diode fonctionne comme une cellule solaire, décrit Andras Kis. Nos tests ont démontré une efficacité typique de plus de 4%. La molybdénite et le silicium agisse là véritablement en tandem. La première est plus efficace dans les longueurs d’ondes lumineuses visibles, tandis que le silicium agit plutôt dans le registre des infra-rouges, couvrant ainsi à eux deux le plus large spectre possible.»

Les chercheurs vont étudier la possibilité de réaliser des leds et ampoules. Cette découverte pourrait surtout, dans un premier temps, permettre de réduire la dissipation d’énergie de certains dispositifs électroniques tels que les microprocesseurs, en remplaçant les fils de cuivre utilisés pour transmettre les données par des émetteurs de lumière.