Des recherches menées par l'Université du Luxembourg ont étudié le processus de fabrication des cellules solaires. Les chercheurs ont prouvé que les hypothèses sur les processus chimiques qui étaient courantes chez les chercheurs et les producteurs au cours des 20 dernières années sont, En réalité, inexacte.

Les physiciens ont publié leurs découvertes dans la célèbre revue scientifique Communication Nature .

Optimiser l'efficacité des panneaux solaires

Les panneaux solaires photovoltaïques convertissent la lumière du soleil en énergie électrique. Les panneaux absorbent la lumière entrante qui excite des électrons qui les envoient dans une direction prédéfinie afin de générer un courant électrique pouvant entraîner des moteurs ou allumer une ampoule. Cela fonctionne grâce à l'interaction de plusieurs couches de semi-conducteurs et de métaux dans le panneau solaire. Les cellules sont fabriquées selon un procédé complexe où plusieurs éléments chimiques sont déposés sur un substrat de verre, typiquement par évaporation. Ainsi, une cellule solaire "grandit", couche par couche.

Autrefois, les scientifiques ont découvert par accident que l'efficacité d'un type de technologie de cellules solaires s'améliore considérablement s'ils ajoutent du sodium à la couche absorbant la lumière. À la fois, ils ont observé que le sodium impacte la croissance de cette couche et l'interaction des autres éléments chimiques, à savoir, il inhibe le mélange du gallium et de l'indium. Cela conduit à des couches moins homogènes et altère ainsi les résultats. Par conséquent, autrefois, les scientifiques et les fabricants pensaient que la façon idéale de produire une cellule solaire était de n'ajouter le sodium qu'une fois le processus de croissance terminé.

Le rôle du sodium dans le processus de fabrication

En utilisant une approche différente, des chercheurs de l'Unité de recherche en physique et science des matériaux de l'Université du Luxembourg, avec quatre partenaires internationaux, ont maintenant pu montrer que la vérité est plus nuancée. Alors que classiquement la couche absorbant la lumière est composée de milliers de grains individuels, le groupe de recherche a choisi une stratégie de fabrication plus exigeante et a fait croître la couche en un seul grain. "Essentiellement, dans ce travail nous montrons que si l'absorbeur est constitué d'un seul grain, l'ajout d'une petite quantité de sodium permet d'homogénéiser la répartition des éléments, " a déclaré Diego Colombara, maintenant chercheur Marie Curie au Laboratoire international ibérique de nanotechnologie et chercheur principal de l'étude. "C'est très surprenant, parce que plus de 20 ans de recherches antérieures ont constamment montré l'effet inverse sur les absorbeurs constitués de nombreux grains."

La conclusion des chercheurs est que le sodium a un double effet :il homogénéise les éléments à l'intérieur de chaque grain mais il ralentit l'homogénéisation dans le jeu entre grains. « Cela nous donne l'opportunité de repenser notre façon de produire des cellules solaires. À l'avenir, ces informations pourraient conduire à des améliorations dans le processus de fabrication, " a conclu le Dr Phillip Dale, le chef du groupe de recherche au Laboratoire des matériaux énergétiques de l'Université du Luxembourg et membre Attract du Fonds national de la recherche luxembourgeois (FNR).