Les scientifiques de l'Université d'Hokkaido testent le développement de cellules solaires constituées de matériaux solides pour améliorer leur capacité à fonctionner dans des conditions environnementales difficiles.

Les scientifiques de l'Université d'Hokkaido au Japon font une marge de manœuvre dans la fabrication de cellules solaires entièrement à semi-conducteurs très durables et capables de convertir efficacement la lumière du soleil en énergie. L'équipe a utilisé une méthode appelée "dépôt de couche atomique", qui permet aux scientifiques de contrôler le dépôt de très fines, couches uniformes de matériaux les unes sur les autres. En utilisant cette méthode, ils ont déposé une fine couche d'oxyde de nickel sur un monocristal de dioxyde de titane. Des nanoparticules d'or ont été introduites entre les deux couches pour agir comme une antenne qui récolte la lumière visible.

L'équipe a testé les propriétés de ces dispositifs fabriqués avec et sans étape intermédiaire après le dépôt d'oxyde de nickel qui consiste à le chauffer à très haute température puis à le laisser refroidir lentement - un processus appelé "recuit".

La génération de photocourant a été observée avec succès sur le dispositif de conversion photoélectrique tout solide. L'appareil s'est avéré très durable et stable car, contrairement à certaines cellules solaires, il ne contient pas de composants organiques, qui ont tendance à se dégrader avec le temps et dans des conditions difficiles.

Les chercheurs ont également découvert que le recuit affectait les propriétés de l'appareil en modifiant la structure interfaciale des couches. Par exemple, il a augmenté la tension disponible à partir de l'appareil mais a également augmenté la résistance à l'intérieur de celui-ci. Cela a également diminué l'efficacité de l'appareil dans la conversion de la lumière en électricité. Les résultats suggèrent que les changements structurels causés par le recuit empêchent la couche de nanoparticules d'or d'injecter des électrons dans la couche de dioxyde de titane.

Le processus de fabrication de l'équipe est peu coûteux et peut être facilement étendu, mais les propriétés du dispositif résultant sont encore insuffisantes pour une utilisation pratique et son efficacité dans la conversion de la lumière en énergie doit être améliorée. Des recherches supplémentaires sont nécessaires pour comprendre les rôles de chaque couche dans la conduction de l'énergie afin d'améliorer l'efficacité de l'appareil.