Les rangées de modules solaires bleus qui jalonnent les paysages et les toits sont généralement constituées de silicium cristallin, le fer de lance de pratiquement tous les appareils électroniques.
En technologie solaire, le tellurure de cadmium pourrait remplacer le silicium.
Au cours de la dernière décennie, les chercheurs de la Colorado State University (CSU) ont été les pionniers des études visant à améliorer les performances et le coût de l'énergie solaire en produisant et en testant de nouveaux matériaux allant au-delà des capacités du silicium. Ils se sont concentrés sur un matériau prometteur pour remplacer le silicium: le tellurure de cadmium.
En collaboration avec des collègues de l'Université de Loughborough en Grande-Bretagne, des chercheurs du Centre photovoltaïque de nouvelle génération du CSU ont réalisé une percée décisive sur la manière dont les performances des cellules solaires à couches minces de tellurure de cadmium peuvent être encore améliorées en ajoutant du sélénium.
Les résultats de la recherche ont été publiés dans la revue "Nature Energy".
«Notre rapport va jusqu'à une compréhension fondamentale de ce qui se passe lorsque nous allions le sélénium pour former du tellurure de cadmium», a déclaré Kurt Barth, directeur du centre photovoltaïque de nouvelle génération et professeur agrégé au département de génie mécanique.
Jusqu’à présent, on n’avait pas bien compris pourquoi l’ajout de sélénium avait permis d’obtenir une efficacité record des cellules solaires au tellurure de cadmium de bien au-delà de 22%.
Avec les employés de CSU, WS Sampath et Amit Munshi, Barth et une équipe internationale ont résolu ce mystère. Leurs expériences ont montré que le sélénium surmontait les effets des défauts atomiques dans les cristaux de tellurure de cadmium, ouvrant ainsi une nouvelle voie à une énergie solaire généralisée et moins chère.
Les couches minces de tellurure de cadmium produites par l'équipe CSU en laboratoire utilisent moins de matériau 100 que les cellules solaires au silicium traditionnelles.
Ils sont donc plus faciles à fabriquer et absorbent la lumière solaire à une longueur d'onde presque idéale. L’électricité produite par les cellules photovoltaïques à base de tellurure de cadmium est la plus rentable de l’industrie solaire et réduit considérablement la consommation de combustibles fossiles dans de nombreuses régions du monde.
Selon le rapport, il est moins probable que les électrons générés lorsque le soleil frappe le panneau solaire blanchi soient piégés et perdus dans les défauts du matériau.
Ces défauts apparaissent lors de la croissance aux limites des grains de cristal. Cela augmente la quantité d'énergie gagnée par chaque cellule solaire.
Travaillant avec les matériaux produits à la CSU en utilisant des méthodes de dépôt avancées, l’équipe a découvert ce comportement inattendu en enregistrant la quantité de lumière émise par les modules solaires contenant du sélénium.
Comme le sélénium n'est pas distribué de manière uniforme dans tous les modules, ceux-ci ont comparé la luminescence provenant de zones contenant peu ou pas de sélénium à celles où le sélénium était très concentré.
«Un matériau de cellule solaire bon et irréprochable est très efficace en termes d'émission de lumière et donc de luminescence», a déclaré Tom Fiducia, auteur principal du rapport de recherche et doctorant à l'Université de Loughborough - en collaboration avec le professeur Michael Walls.
«Les données montrent clairement que les régions riches en sélénium brillent beaucoup plus que le tellurure de cadmium pur. L'effet est remarquablement fort. "
Depuis 2009, la National Science Foundation soutient le travail du «Next Generation Photovoltaics Center».
Source: Information sur l'électronique
