Un doctorat de l'Université de Loughborough. étudiant a aidé à faire la lumière sur un casse-tête de panneaux solaires qui pourrait conduire au développement d'appareils plus efficaces.

La majeure partie de l'énergie solaire mondiale est actuellement produite par des panneaux solaires – également appelés panneaux photovoltaïques – qui sont faits de silicium.

Récemment, de nouveaux panneaux solaires ont été créés à partir d'un matériau semi-conducteur appelé tellurure de cadmium (CdTe).

Les panneaux CdTe se sont avérés produire de l'électricité à des coûts inférieurs à ceux des panneaux de silicium et il y a eu un gain d'efficacité considérable en ajoutant un élément appelé sélénium au tellurure de cadmium.

Par conséquent, L'électricité provenant des parcs solaires CdTe est produite à moindre coût qu'elle ne l'est à partir de combustibles fossiles, ce qui offre des avantages économiques et environnementaux dans le monde entier.

Jusqu'à maintenant, on ne comprenait pas bien pourquoi le sélénium augmente l'efficacité mais grâce à Tom Fiducia, un doctorat Étudiant chercheur au Centre de technologie des systèmes d'énergies renouvelables (CREST), et une équipe internationale de chercheurs, l'énigme est résolue.

Tom a travaillé avec les principaux experts solaires de CREST, Université de Durham, l'Université d'Oxford et l'Université d'État du Colorado, aux Etats-Unis, pour explorer l'effet du sélénium dans les panneaux solaires et le groupe a publié ses résultats dans Énergie naturelle – une revue scientifique mensuelle à comité de lecture qui ne partage que les meilleures recherches énergétiques dans les sciences naturelles et sociales.

Leur papier, intitulé « Comprendre le rôle du sélénium dans la passivation des défauts pour les cellules solaires hautement efficaces au tellurure de cadmium allié au sélénium », a révélé que le sélénium agit en surmontant les effets nocifs, défauts à l'échelle atomique dans les panneaux CdTe.

Cela explique l'augmentation de l'efficacité car les électrons (particules subatomiques qui transportent l'électricité), qui sont générés lorsque la lumière du soleil frappe le panneau solaire, sont moins susceptibles d'être piégés et perdus à cause des défauts. Cela augmente la quantité d'énergie extraite.

À M, qui est l'auteur principal de l'article, affirme que l'équipe a découvert ce comportement « inattendu » en mesurant la quantité de lumière émise par les panneaux contenant du sélénium.

Comme le sélénium n'est pas réparti uniformément sur les panneaux, ils ont comparé la « luminescence » émise par les zones où il y avait peu ou pas de sélénium présent et les zones où le sélénium était très concentré.

Tom a expliqué :« Bien que cela semble contre-intuitif, un bon matériau de cellule solaire sans défaut est très efficace pour émettre de la lumière, et ainsi brille fortement.

"Nous avons cartographié la luminescence émise par une cellule solaire contenant du sélénium à une résolution d'environ 1/10, 000thof un millimètre et l'a comparé à une carte à haute résolution similaire de la concentration de sélénium prise sur exactement la même zone de la cellule.

"Il est étonnamment évident quand vous voyez les données que les régions riches en sélénium luminent beaucoup plus vivement que le tellurure de cadmium pur, et l'effet est remarquablement fort."

Tom espère que les résultats conduiront à des panneaux solaires améliorés et à une utilisation accrue à travers le monde.

Il a commenté :« Maintenant que l'amélioration de l'efficacité induite par le sélénium est mieux comprise, il peut être possible d'utiliser ces connaissances pour augmenter encore l'efficacité des panneaux solaires au tellurure de cadmium.

"Par exemple, cela pourrait être en augmentant simplement la quantité de sélénium dans les appareils ou en modifiant ses distributions dans la cellule.

"Si l'efficacité peut être augmentée, cela réduirait encore les prix de l'électricité et aurait un impact positif direct sur les régions qui adoptent la technologie. »

D'apparaître dans Énergie naturelle , il a déclaré:"C'est bien d'avoir l'assurance que votre travail va dans le bon sens.

"J'espère que les résultats pourront être utiles à d'autres chercheurs et auront finalement un impact positif."

Professeur Michael Walls, Professeur de photovoltaïque et universitaire supervisant le doctorat de Tom. recherche, a déclaré : « Nous savons maintenant comment le sélénium améliore l'efficacité des cellules solaires, il devrait être possible d'améliorer encore la puissance de sortie.

« C'est un excellent exemple d'une équipe internationale travaillant ensemble, apportant son expertise et ses installations et développant une compréhension fondamentale du fonctionnement réel des appareils. »