En ajustant au mieux les composants, un trio d’ingénieurs** de l’Université de Buffalo (USA) espère augmenter considérablement la quantité de lumière que les cellules solaires sont en mesure de convertir en électricité.
Associés à des scientifiques militaires, les chercheurs de l’UB ont montré que des points quantiques (quantum dots) intégrés dans des cellules photovoltaïques pouvaient améliorer la production électrique en chargeant les cellules d’absorber la lumière infrarouge, et en augmentant la durée de vie des photo-électrons.
L’idée d’intégrer des boîtes quantiques dans des panneaux solaires n’est pas nouvelle : Selon le professeur émérite de SUNY, Vladimir Mitin, des scientifiques avaient déjà évoqué il y a une décennie que cette technique pourrait améliorer l’efficacité des panneaux en leur permettant d’absorber les ondes invisibles, comme la lumière infrarouge, en plus de la lumière visible. Toutefois, de gros efforts entrepris dans cette direction avaient rencontré un succès limité.
Les chercheurs de l’UB ont non seulement utilisé avec succès les points quantiques pour récolter la lumière infrarouge, mais ils ont franchi une étape technologique supplémentaire, en employant un dopage sélectif afin que les points quantiques adoptent un état significatif dans la cellule solaire.
Cet état spécifique semble bénéfique, car il repousse les électrons, les forçant à voyager autour du point quantique. Sinon, les points quantiques créent un canal de "recombinaison" des électrons, ce qui en substance «capture» les électrons en mouvement, les empêchant ainsi de contribuer à générer un courant électrique.
"La technologie mise au point posséderait le potentiel d’accroître l’efficacité des cellules solaires jusqu’à 45%", a déclaré Vladimir Mitin. Le professeur s’est d’ailleurs empressé de déposer des demandes de brevet provisoire, afin de protéger cette technologie prometteuse.
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"Cette Technologie ‘propre’ va vraiment profiter à la région, à l’État, et au pays", a déclaré Vladimir Mitin. "Avec des cellules solaires à haute efficacité, les consommateurs pourront économiser de l’argent et les fournisseurs pourront acquérir de plus petits terrains qui produiront plus d’énergie."
Le professeur Mitin et ses collègues ont déjà investi beaucoup de temps dans le développement des points quantiques, surnommé "Q-BIC". Pour améliorer encore plus la technologie et l’amener sur le marché, la startup (OPtoElectronic Nanodevices) OPEN est maintenant à la recherche de financement auprès d’investisseurs privés et de programmes fédéraux.
** Vladimir Mitin, Andrei Sergeev et Nizami Vagidov ont fondé la société, "optoélectronique Nanodevices" (OPEN LLC), afin de transposer cette innovation réalisée en laboratoire sur le marché.
mais ne boudons pas notre plaisir. Entre le « quantique » et l’implication des militaires, ça ne peut qu’évoluer favorablement ! Un jour…
Une boîte quantique (Quantum dot) est un nanocristal de matériaux semi-conducteurs. Dans uns une boîte quantique, les électrons et les trous sont confinés dans les trois dimensions de l’espace, dans une région de taille de l’ordre de la longueur d’onde des électrons. Ce confinement 3 D des électrons et des trous caractérise les boîtes quantiques en leur donnant en quelque sorte, des propriétés proches de celles d’un atome, car chaque confinement, dans chaque direction, crée des bandes d’énergie. Plusieurs travaux ont montré que les boîtes quantiques sont de très bons capteurs de lumière. La société Magnolia Solar Corporation a utilisé des boîtes quantiques dans ses cellules PV multi-jonctions et à couche mince. Le rendement ne s’est amélioré que pour les multi-jonctions. Pour les autres types de cellules, il a baissé. Ce qui prouve, que cette technologie n’est pas encore au point. Il y a des verrous technologiques très importants à lever. Cette technologie doit confirmer sur le terrain et dans la durée, car les enjeux sont très importants. Par ailleurs, l’industrialisation du procédé de la société Q-BIC , la disponibilité des matériaux semi-conducteurs utilisés et le prix de revient de leurs cellules PV multi-jonctions, poseront encore de très sérieux problèmes, très difficiles à résoudre.