Un nouveau microscope ultrarapide a révélé les chemins empruntés par les électrons dans les cellules solaires, éclairant ainsi la manière d’améliorer leur efficacité.
Le microscope, développé par des chercheurs de l'Université de Californie à Berkeley, peut suivre le mouvement des électrons en temps réel, avec une résolution de quelques femtosecondes seulement (quadrillionièmes de seconde). Cela a permis aux chercheurs de voir comment les électrons se déplacent à travers les différentes couches d'une cellule solaire et comment ils sont affectés par les défauts et les impuretés.
Ces résultats pourraient contribuer à améliorer l’efficacité des cellules solaires, actuellement limitées par le fait qu’un grand nombre d’électrons générés par la lumière du soleil sont perdus avant de pouvoir être convertis en électricité. En comprenant comment les électrons se déplacent dans les cellules solaires, les chercheurs peuvent concevoir de nouveaux matériaux et structures qui permettront de collecter davantage d'électrons.
"Il s'agit d'une avancée majeure dans notre compréhension du fonctionnement des cellules solaires", a déclaré le Dr Jeffrey Bokor, auteur principal de l'étude. "En étant capables de suivre le mouvement des électrons en temps réel, nous pouvons désormais voir comment ils sont affectés par les différents matériaux et structures utilisés dans les cellules solaires. Cette connaissance nous permettra de concevoir des cellules solaires plus efficaces, capables de convertir davantage de lumière solaire en électricité."
La recherche a été publiée dans la revue Nature Photonics.
Le microscope ultrarapide utilise une technique appelée spectroscopie de photoémission résolue dans le temps pour suivre le mouvement des électrons. Dans cette technique, une impulsion de lumière est utilisée pour exciter les électrons dans la cellule solaire, puis une deuxième impulsion de lumière est utilisée pour sonder l'énergie et l'impulsion des électrons excités. En mesurant la différence de temps entre les deux impulsions, les chercheurs peuvent déterminer la vitesse des électrons.
Le microscope peut également être utilisé pour cartographier la répartition spatiale des électrons. Cela se fait en balayant le faisceau laser à travers la cellule solaire et en mesurant le signal de photoémission en chaque point. L'image résultante montre l'emplacement des électrons dans la cellule solaire, ce qui peut aider à identifier les défauts et les impuretés pouvant affecter l'efficacité de la cellule.
Le microscope ultrarapide est un outil puissant qui aidera les chercheurs à améliorer l’efficacité des cellules solaires. En comprenant comment les électrons se déplacent dans les cellules solaires, les chercheurs peuvent concevoir de nouveaux matériaux et structures qui permettront de collecter et de convertir davantage d’électrons en électricité. Cela rendra les cellules solaires plus abordables et plus efficaces, et contribuera à accélérer la transition vers un avenir énergétique propre.
